阅读说明：本技术 一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法 (High-strength and high-antibacterial poly (p-dioxanone) suture and preparation method thereof ) 是由 朱俊辉 朱志腾 薛飞 于 2020-05-26 设计创作，主要内容包括：本发明涉及一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法,由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料80-100份,壳聚糖15-25份,聚乙二醇单甲醚3-5份,桂皮油2-3份,甘露醇1-2份；其中,聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：二氧杂环环己酮、聚乙二醇改性的氧化石墨烯、催化剂、表面活性剂和抗菌药物在超临界二氧化碳中反应得到原位包裹抗菌药的聚对二氧杂环己酮纳米材料。本发明方法制备的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线拉力强度高、打结牢固、生物相容性好、抗菌能力强。本发明制备聚对二氧杂环己酮纳米材料的方法无毒无污染,是一种经济实用、绿色环保的制备方法。(The invention relates to a high-strength and high-antibacterial poly (p-dioxanone) suture and a preparation method thereof, wherein the suture comprises the following components in parts by mass: 80-100 parts of poly-p-dioxanone nano material, 15-25 parts of chitosan, 3-5 parts of polyethylene glycol monomethyl ether, 2-3 parts of cassia oil and 1-2 parts of mannitol; wherein the preparation method of the poly-p-dioxanone nano material comprises the following steps: the dioxanone, the polyethylene glycol modified graphene oxide, the catalyst, the surfactant and the antibacterial agent react in supercritical carbon dioxide to obtain the poly-p-dioxanone nano material in which the antibacterial agent is wrapped in situ. The high-strength and high-antibacterial poly-p-dioxanone suture prepared by the method has the advantages of high tensile strength, firm knot, good biocompatibility and strong antibacterial capability. The method for preparing the poly-p-dioxanone nano material is non-toxic and pollution-free, and is an economical, practical, green and environment-friendly preparation method.)

一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法

技术领域

本发明涉及一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，属于纳米医用缝合线加工技术领域。

背景技术

聚对二氧杂环己酮医用缝合线在手术中普遍使用，对促进伤口愈合具有重要作用。但是现有技术中聚对二氧杂环己酮医用缝合线强度远不如非可吸收缝合线，且其降解行为不连续，在人体内出现过敏反应的几率大，需要特别的抗菌剂进行处理才能起到较好的抗菌效果，且抗菌效果不持久，抗菌剂进入人体后也易引起与人体的排斥反应。因此制备拉力强度高、打结牢固、生物相容性好，在人体内无不良反应，具有持久抗菌性能的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线具有重要的意义。

聚对二氧杂环己酮是由对二氧环己酮单体开环聚合而成的。现有聚对二氧杂环己酮的合成方法存在对二氧杂环己酮单体聚合和解聚平衡，聚合时间长、单体转化率低，聚合产物质量可控性差，且一般需要使用有机溶剂，污染较大，因此需要一种经济实用、绿色环保的聚对二氧杂环己酮制备方法。

氧化石墨烯拉伸模量为1.01TPa，极限强度为116GPa，是一种具有高强度高韧性的纳米材料，在对二氧环己酮单体中加入改性的氧化石墨烯和抗菌药物，利用原位聚合的反应方法合成包裹抗菌药的聚对二氧杂环己酮纳米材料，(1)通过π-π堆积作用使得聚对二氧杂环己酮与聚乙二醇改性的氧化石墨烯结合，填补了聚合物的孔隙，增强了聚合物链段之间的作用力(2)通过化学反应使得聚对二氧杂环己酮与聚乙二醇改性的氧化石墨烯交联形成化学键，提升聚对二氧杂环己酮医用缝合线强度(3)改性的氧化石墨烯保持锐利的边缘，能够切割、机械包裹和磷脂分子抽提破细菌和真菌的结构和功能完整性(4)氧化石墨烯片层上的含氧官能团与细菌和真菌中细胞的糖或蛋白质形成氢键阻断细菌和真菌的物质交换从而使细菌和真菌缺乏营养物质死亡(5)将聚对二氧杂环己酮合成、改性氧化石墨烯和抗菌药三者结合，同时实现聚对二氧杂环己酮纳米材料的原位合成与抗菌药的原位包裹，是研发出拉力强度高、打结牢固、生物相容性好，在人体内无不良反应，具有持久抗菌性能提升的聚对二氧杂环己酮医用缝合线的重要思路。

超临界二氧化碳技术是一种在绿色化学领域中有巨大发展潜力的新型技术。该技术以二氧化碳为化学合成或加工的介质，其具有无毒、不易燃、价格便宜等特点，且其超临界条件容易达到，是实现经济实用、绿色环保的合成聚对二氧杂环己酮的重要思路。

发明内容

本发明本发明涉及一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，本发明的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料80-100份，壳聚糖15-25份，聚乙二醇单甲醚3-5份，桂皮油2-3份，甘露醇1-2份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇改性的氧化石墨烯、表面活性剂和抗菌药物加入到预先干燥的反应釜中，60℃-80℃用油泵真空干燥2-3小时；(2)在氩气保护下加入催化剂，升温至90℃-110℃，打入28MPa-32MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应25-35小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

按照上述方案所述的所述的壳聚糖为脱乙酰化60％～80％的壳聚糖。

按照上述方案，步骤(1)所述的聚乙二醇单甲醚种类为聚乙二醇8000单甲醚、聚乙二醇9000单甲醚和聚乙二醇10000单甲醚中的一种或几种。

按照上述方案，步骤(1)所述的氧化石墨烯种类为单层氧化石墨烯，双层氧化石墨烯和三层氧化石墨烯中的一种或几种。

按照上述方案，步骤(1)所述的氧化石墨烯是使用Hummers法制备的。

按照上述方案，步骤(1)所述的聚乙二醇改性的氧化石墨烯的制备方法为：将氧化石墨烯分散于DMF中，0℃-5℃下加入草酰氯在60℃处理反应8-9小时。反应结束后，用二氯甲烷洗涤反应产物，并在40℃-50℃鼓风干燥8-10小时，得到酰氯基团功能化的氧化石墨烯。而后将酰氯基团功能化的氧化石墨烯分散于DMF中，加入三乙胺和聚乙二醇，将混合物回流4-5小时。过滤黑色产物，用少量甲醇并在50℃-60℃鼓风干燥8-10小时得到聚乙二醇改性的氧化石墨烯。

按照上述方案，步骤(1)所述的表面活性剂种类为辛基酚聚氧乙烯醚和壬基酚聚氧乙烯醚的一种或两种。

按照上述方案，步骤(1)所述的抗菌药种类为左氧氟沙星、莫匹罗星、环丙沙星和阿米卡星中的一种或几种。

按照上述方案，步骤(2)所述的催化剂为辛酸亚锡、三乙基铝和三乙基锌中的一种或几种。

按照上述方案，步骤步骤(1)和步骤(2)所述的聚二氧环己酮、聚乙二醇改性氧化石墨烯、表面活性剂、抗菌药和催化剂质量分数为(80-100):(5-10):(2-3):(1-2):(3-5)。

按照上述方案，一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，壳聚糖，聚乙二醇单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至50℃-60℃，以300-400r/min的速度搅拌8h-10h，而后升温至75-85℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至120℃-160℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在50℃-60℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为300mg/L-500mg/L,环氧乙烷灭菌时间为3h-5h。

本发明的有益效果是：

本发明所采用将聚对二氧杂环己酮合成、改性氧化石墨烯和抗菌药三者结合，同时实现聚对二氧杂环己酮纳米材料的原位合成与局麻药的原位包裹，通过π-π堆积作用使得聚对二氧杂环己酮与聚乙二醇改性的氧化石墨烯结合，填补了聚合物的孔隙，增强了聚合物链段之间的作用力；通过化学反应使得聚对二氧杂环己酮与改性氧化石墨烯交联形成化学键，提升聚对二氧杂环己酮医用缝合线强度；改性的氧化石墨烯保持锐利的边缘能够切割、机械包裹、过氧化和磷脂分子抽提破细菌和真菌的结构和功能完整性；改性氧化石墨烯片层上的含氧官能团与细菌和真菌中细胞的糖或蛋白质形成氢键阻断细菌和真菌的物质交换从而使细菌和真菌缺乏营养物质死亡，研发出拉力强度高、打结牢固、生物相容性好，在人体内无不良反应，具有持久抗菌性能提升的聚对二氧杂环己酮医用缝合线。采用超临界二氧化碳技术合成原位包裹抗菌药的聚对二氧杂环己酮纳米材料，合成方法经济实用、绿色环保。

具体实施方式

下面结合具体实施例进一步说明。

实施例1

一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料100份，脱乙酰化80％的壳聚糖25份，聚乙二醇8000单甲醚5份，桂皮油3份，甘露醇1份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、辛基酚聚氧乙烯醚和莫匹罗星加入到预先干燥的反应釜中，80℃用油泵真空干燥3小时；(2)在氩气保护下加入辛酸亚锡，升温至110℃，打入32MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应35小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，脱乙酰化80％的壳聚糖，聚乙二醇8000单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至60℃，以400r/min的速度搅拌10h，升温至85℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至130℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在60℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为500mg/L,环氧乙烷灭菌时间为5h。

实施例2

一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料95份，脱乙酰化75％的壳聚糖20份，聚乙二醇10000单甲醚4份，桂皮油2.5份，甘露醇1份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇10000改性的氧化石墨烯、壬基酚聚氧乙烯醚和环丙沙星加入到预先干燥的反应釜中，75℃用油泵真空干燥2.5小时；(2)在氩气保护下加入辛酸亚锡和三乙基铝，升温至105℃，打入30MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应30小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，脱乙酰化75％的壳聚糖，聚乙二醇10000单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至55℃，以350r/min的速度搅拌9h，升温至80℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至125℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在55℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为450mg/L,环氧乙烷灭菌时间为4.5h。

实施例3

一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料90份，脱乙酰化70％的壳聚糖20份，聚乙二醇10000单甲醚3.5份，桂皮油2份，甘露醇1份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇10000改性的氧化石墨烯、壬基酚聚氧乙烯醚和阿米卡星加入到预先干燥的反应釜中，80℃用油泵真空干燥3小时；(2)在氩气保护下加入辛酸亚锡和三乙基锌，升温至110℃，打入31MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应33小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，脱乙酰化70％的壳聚糖，聚乙二醇10000单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至60℃，以380r/min的速度搅拌8.5h，升温至83℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至150℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在57℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为400mg/L,环氧乙烷灭菌时间为4h。

实施例4

一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料85份，脱乙酰化78％的壳聚糖20份，聚乙二醇8000单甲醚4.5份，桂皮油3份，甘露醇1份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇8000改性的氧化石墨烯、壬基酚聚氧乙烯醚和环丙沙星加入到预先干燥的反应釜中，78℃用油泵真空干燥2.8小时；(2)在氩气保护下加入辛酸亚锡和三乙基铝，升温至108℃，打入29MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应28小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，脱乙酰化78％的壳聚糖，聚乙二醇8000单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至58℃，以380r/min的速度搅拌8.5h，升温至78℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至140℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在58℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为460mg/L,环氧乙烷灭菌时间为5h。

实施例5

一种聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线及制备方法，聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料100份，脱乙酰化80％的壳聚糖15份，聚乙二醇9000单甲醚3.5份，桂皮油2份，甘露醇0.8份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇9000改性的氧化石墨烯、壬基酚聚氧乙烯醚和阿米卡星加入到预先干燥的反应釜中，78℃用油泵真空干燥2.5小时；(2)在氩气保护下加入辛酸亚锡和三乙基铝，升温至107℃，打入31MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应32.5小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，脱乙酰化80％的壳聚糖，聚乙二醇9000单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至58℃，以330r/min的速度搅拌8.5h，升温至78℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至155℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在55℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为350mg/L,环氧乙烷灭菌时间为3.5h。

对比例1

一种聚对二氧杂环己酮缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮100份，脱乙酰化80％的壳聚糖15份，聚乙二醇9000单甲醚3.5份，桂皮油2份，甘露醇0.8份。

聚对二氧杂环己酮缝合线的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮，脱乙酰化80％的壳聚糖，聚乙二醇9000单甲醚，桂皮油和甘露醇混合均匀，升温至60℃，以320r/min的速度搅拌9h，升温至75℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至125℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在50℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为380mg/L,环氧乙烷灭菌时间为4h。

对比例1中未采用原位包裹抗菌药的聚对二氧杂环己酮纳米材料作为原料。

对比例2

一种聚对二氧杂环己酮缝合线由以下质量分的各组分组成：聚对二氧杂环己酮纳米材料85份，脱乙酰化75％的壳聚糖15份，聚乙二醇8000单甲醚4.5份，桂皮油3份，甘露醇1份；其中，聚对二氧杂环己酮纳米材料制备方法为：(1)将聚二氧环己酮、聚乙二醇9000改性的氧化石墨烯和壬基酚聚氧乙烯醚加入到预先干燥的反应釜中，75℃用油泵真空干燥3小时；(2)在氩气保护下加入辛酸亚锡和三乙基铝，升温至110℃，打入29MPa二氧化碳气体；(3)搅拌下反应28小时，而后搅拌下降温至室温，排出二氧化碳气体，打开反应釜收集样品即为聚对二氧杂环己酮纳米材料。

聚对二氧杂环己酮缝合线的制备方法包括以下步骤：

(1).制备缝合线纤维：将聚对二氧杂环己酮纳米材料，脱乙酰化78％的壳聚糖，聚乙二醇8000单甲醚，桂皮油、环丙沙星和甘露醇混合均匀，升温至58℃，以380r/min的速度搅拌8.5h，升温至78℃，用双螺杆挤出机挤出，水冷，风干，切粒得到母粒；升温至136℃使母粒熔融，脱泡，通过喷丝板得到初级纤维；将初级纤维在58℃的水浴中拉伸，得到缝合线纤维；

(2).干燥灭菌：将缝合线纤维使用环氧乙烷进行进一步干燥灭菌得到干燥的聚对二氧杂环己酮高强度高抗菌缝合线。环氧乙烷灭菌浓度为460mg/L,环氧乙烷灭菌时间为5h。

对比例2中采用了聚对二氧杂环己酮纳米材料作为原料，但是未采用原位包裹抗菌药的方法制备，而是将抗菌药与聚对二氧杂环己酮纳米材料共混制备手术缝合线。

对上述实施例1-5和对比例1-2制得的手术缝合线测试其拉伸强度和抑菌率，测试和表征的方法如下：

拉伸强度：将本发明植被得到的医用缝合线制成长度50厘米，线径规格为4-0#的缝合线样品，在温度为30℃，相对湿度在55％的条件下，使用拉力机进行试验。

抑菌率：将本发明制备得到的医用缝合线1-5作为实验组，对比例1作为对照组，分别取1.5克作为试样，实验过程为：分别量取10毫升的大肠杆菌和金黄色葡萄球菌试验菌液(菌液浓度为16000cfu/mL)，接种在无菌小瓶中，在35℃，300rpm摇床中培养24小时，而后洗下细菌并稀释15倍，注入固体牛肉膏蛋白胨培养基中，在35℃恒温培养，分别在5d、10d和15d测定抑菌率。结果如表所示：

从实施例和对比例中可以看出，采用原位包裹抗菌药的聚对二氧杂环己酮纳米材料作为原料制备聚对二氧杂环己酮缝医用缝合线，可以赋予手术缝合线更高的强度，更加显著的抗菌性；采用原位包裹抗菌药的方法制备的聚对二氧杂环己酮手术缝合线比简单的将抗菌药与聚对二氧杂环己酮纳米材料共混制备手术缝合线的抗菌性能更加显著。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。