pH响应/纳米纤维抗菌多层自组装织物制备

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近年来具有信息传递、健康检测等功能的医用纺织材料已成为纺织领域的研究热点。pH响应型抗菌织物是兼具酸碱变化指示和抗菌的双重功能织物,可应用于医用敷料。目前用于pH响应监测的指示剂大多为化学合成染料,对人体存在潜在的安全威胁,且单一的pH响应织物敷于伤口时会产生滋生细菌等问题。本课题以苏木色素为pH指示剂,以壳聚糖、海藻酸钠、鱼胶蛋白和盐酸左氧氟沙星为主要纳米纤维膜原料,利用多层自组装技术将织物与纳米纤维膜结合,制备具有pH响应变色、保湿和抗菌功能的三层复合织物,为开发pH响应型医用敷料提供一种解决方案。织物第一层为pH响应层,用于监测伤口渗出液的pH值(相关资料显示伤口pH≥7时伤口发炎),该层由苏木染色棉织物组成。利用紫外可见光分光光度计、织物测色仪等对苏木色素及其染色织物在不同pH值下的变色情况进行测试。结果表明,苏木色素在pH值从3升高到10时,颜色从黄变为红色。染色织物在环境pH值从6升高到7时,最大吸收波长从450 nm移至550 nm附近,色差ΔE超过8.0,颜色由黄色变为红色,变色响应时间<20s。苏木染色棉织物的变色域满足对伤口监测的要求,且变色效果裸眼可视。第二层为吸湿层,为伤口提供湿润的愈合环境。该层为以聚乙烯醇、海藻酸钠为原料制备的静电纺纳米纤维膜,并通过交联处理,提高与第一层的结合牢度。对原料配比及纺丝工艺参数进行优化,通过SEM、FT-IR、XRD、DSC、TG、接触角以及EDS能谱对纤维膜的结构及性能进行表征。结果表明,原料最佳配比为10%聚乙烯醇与2%海藻酸钠为7:3;最佳工艺参数为电压12 k V,接收距离20 cm,推进速度0.5 m L/h。此时纤维直径为90 nm,直径CV值为16.37%。在3s内接触角下降>20°,瞬时吸湿性能好。纳米纤维膜交联处理后与第一层结合较好。第三层为抗菌层,用于抑制细菌繁殖。该层为以壳聚糖、鱼胶蛋白、PEO为原料,左氧氟沙星为抗菌剂的载药纳米纤维膜。采用Minitab软件对纺丝原料配比进行优化,采用正交实验法对纺丝工艺参数进行优化。通过SEM、FT-IR、DSC、接触角、EDS能谱、XRD及抗菌测试对纤维膜的结构和性能进行表征。结果表明,最优原料配比为壳聚糖45%、鱼胶蛋白45%、PEO 10%,最优纺丝工艺参数为电压12 k V、接收距离20cm、推进速度1.5 m L/h,此时纤维直径为264 nm、直径CV值14.51%。当2%左氧氟沙星含量为15%时,纤维膜对大肠杆菌与金黄色葡萄球菌抗菌效果好。
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