载银缓释型抗菌敷料

收稿:2008年9月,收修改稿:2008年12月　3C orresponding author e 2mail :anshjun @载银缓释型抗菌敷料温　昕　安胜军3　侯志飞　焦　展(河北化工医药职业技术学院　石家庄050026)摘　要　近10年来,载银缓释型抗菌敷料因其优良特性,在医药、卫生等领域引起科学家们的广泛关注。

本文综述了银的抗菌机理和载银缓释型抗菌敷料的缓释机制;重点介绍了目前在国际市场上销售的代表性载银缓释型抗菌敷料的性能,并从不同的载体材料角度(如生物高分子、合成高分子、生物和合成高分子共用、有机硅材料)总结了新型载银抗菌敷料的研究进展;最后,讨论了载银抗菌医用敷料在研究和应用中需要解决的问题。

关键词　抗菌敷料　银　缓释　制备中图分类号:T Q314;T B39;T Q342+.87　文献标识码:A 文章编号:10052281X (2009)07Π821644211Ag 2Loaded Sustained R elease Antimicrobial DressingsWen Xin An Shengjun3　Hou Zhifei Jiao Zhan(The Chemical and Pharmaceutical C ollege of Hebei ,Shijiazhuang 050026,China )Abstract During recent ten years ,Ag 2loaded sustained release antimicrobial dressings have been drawn great attention in the fields of medicine and sanitation because of their excellence characteristic.This review highlights the antimicrobial mechanisms and sustained release methods of silver.It em phatically introduces the functions of the primary Ag 2loaded sustained release antimicrobial dressings on the international market ,and summarizes the progress in the novel Ag 2loaded sustained release antimicrobial dressings from the area of material ,including biopolymer ,synthetic polymer ,blended biopolymer and synthetic polymer and silicone materials.Finally ,the challenge and problem for the development of Ag 2loaded sustained release antimicrobial dressings are discussed.K ey w ords antimicrobial dressing ;silver ;sustained release ;preparationContents1　Introduction2　Antimicrobial mechanisms of silver 2.1　Antimicrobial mechanisms of silver ion 2.2　Antimicrobial mechanisms of silver nanoparticle 3　Sustained release mechanisms of silver ion 3.1　Interaction of electrovalent and coordinate bond 3.2　Adjustion of the hydrophilicity of carrier 3.3　Crosslinking3.4　Enhancement of the crystallinity degree 3.5　Others4　Properties of Ag 2loaded sustained release antimicrobialdressings on the market 4.1　Biopolymers 4.2　P olyurethanes4.3　Artificial fibers Πpolyesters5　Materials and characters of the novel Ag 2loadedsustained release antimicrobial dressings 5.1　Biopolymers 5.2　Synthetic polymer5.3　Biopolymers and synthetic polymers 5.4　P olysilicone resins 6　Problems and prospects第21卷第7Π8期2009年8月化　学　进　展PROG RESS I N CHE MISTRYV ol.21N o.7Π8　Aug.,20091　引言 银及其化合物以其优良的抗菌和抑菌性能已经在医学、卫生等领域得到了广泛应用[1]。

而医用敷料相对于传统敷料具有良好的组织适应性、血液适应性、可吸收性、缩短伤口愈合时间、不粘连伤口新生组织等优点,在医学等领域备受关注[2,3]。

因此,载银抗菌医用敷料结合银的抗菌性和医用敷料的优良性能,成为医用敷料发展的一个重要方向[4,5]。

其中,载银缓释型敷料因其持续释放出用于抗菌、抑菌的银离子或原子,从而避免伤口感染,已成为一个备受瞩目的课题[6—8]。

20世纪70年代,Lawrence报道了负载1%磺胺嘧啶银(silver sulfadiazine,AgS D)的纱布的制备及性能,证明载银纱布比普通纱布有更高的抗菌功效,且AgS D对伤口没有任何副作用[9]。

20世纪90年代末,Choi等[10]由海藻酸盐和交联明胶海绵合成的载银缓释型抗菌敷料,其银离子缓释性能可持续4天,并显示了很好地促进表皮细胞增殖的能力,在12天内显著降低了健康细胞感染的几率,同时阐明了药物的释放速度很大程度上依赖于药物与载体材料的相互作用、聚合物载体的吸水性能和药物的分子量等因素。

由此,载银缓释型医用敷料在材料选择、制备技术、生产应用等方面得到极大的推动。

许多厂家针对不同的需求开发出一系列载银缓释型敷料[11],也有文献报道了许多有望成为新型载银缓释型抗菌敷料的新材料[12,13]。

本文概述了银的抗菌机理和缓释机制,重点从载体材料分类的角度,对载银抗菌敷料的研究情况和此领域的新型材料进行了评述,并指出了载银抗菌敷料存在的问题和今后的发展趋势。

2　银的抗菌机理研究 银的抗菌作用很早就为人所知,但其抗菌机理尚不明确。

已经报道了多种机理,其中被人们所接受如下。

2.1　银离子的抗菌机理银离子的抗菌剂机理主要包括两种:与电子给体作用和催化产生活性氧。

一方面,银离子可以与含有电子给体(包括氮、氧原子等[14])基团的分子螯合或吸附(例如蛋白质[15]、酶[16]、肽聚糖[14]),从而阻碍了细菌的正常新陈代谢,也可破坏DNA分子内嘧啶与嘌呤氮原子间的氢键[17],抑制DNA复制。

也有报道银离子可使细菌物质传输系统发生异常,使之产生依赖性的能量堆积[15],破坏微生物电子传输系统、呼吸系统[18],导致死亡。

此外,高价态银离子(Ag2+,Ag3+)还原势极高,可强烈吸引细菌体内酶蛋白质,并迅速与之结合,致使细菌死亡。

另一方面,微量银离子可激活空气或者水中的氧,产生活性氧离子O2-。

活性氧离子O2-有极强的化学活性,能与细菌及多种有机物发生氧化反应[19],如这些活性氧可以导致DNA链中的碱基之间的磷酸二酯键断裂,引起DNA分子单链或双链断裂,破坏DNA双螺旋结构,从而破坏微生物细胞的DNA复制而扰乱细胞的正常代谢,起到抑制或杀灭细菌的作用[2]。

2.2　纳米银的抗菌机理纳米银在使用过程中,银离子和银原子均可从其表面溶出,而发挥抗菌作用[20]。

迄今为止,纳米银的抗菌机理尚未明确。

事实上,银原子的杀菌过程均是通过与细胞膜作用,而使其失去正常传输介质的能力,最终导致细菌死亡。

银原子可在细胞壁的外部形成不规则的凹陷,进而影响细胞膜的通透性,致使银颗粒在细胞内堆积而使细菌死亡[21—23]。

纳米银可产生自由基,直接破坏细胞膜[24,25]或使细菌发生质壁分离,阻碍细胞壁的正常合成[20],而导致细菌死亡。

阿莫西林也可以与银颗粒螯合,形成核心为银颗粒,周围为阿莫西林分子的“抗菌笼”,二者协同作用具有更强的杀菌作用[26]。

由以上机理我们可以看出,银通过直接或间接与细菌基体作用而起到抗菌效果,并具有广谱、高效杀菌的优点,但由于抗菌剂种类很多,其抗菌性能也有很大差别。

3　银离子缓释机制 载银缓释型抗菌敷料是用来预防和处理伤口感染的,因此为使敷料具有抗菌性能稳定、杀菌作用时间长等优点,敷料必须缓慢地释放出银离子并长期保持有效银离子浓度。

以下就银离子的4种缓释机制予以简要概述。

3.1　离子键和配位键作用银离子作为阳离子,能与羧酸根等阴离子发生静电相互作用;银离子有未饱和的配位能力,同样可以与含孤对电子原子(例如氮、氧、硫)发生配位作用[10]。

常见的敷料载体包括海藻酸钠、羧甲基纤维素、壳聚糖、甲壳素等,在这些载体材料分子中均含有羧基、氨基等与银离子产生化学束缚作用的基团。

・5461・第7Π8期温　昕等　载银缓释型抗菌敷料因此,以离子键和配位键形式形成的羧酸银和氨基络合银,阻碍银离子由化学束缚状态迅速转入自由离子状态,也可能由于这些官能团的存在,银离子由敷料纤维的内部向渗出液传输过程中受到阻力,从而延迟了银离子释放速度。

现在市售产品大都采用这种缓释机制。

例如,Bowler等[27,28]将硝酸银、氯化银等银盐与两亲性聚合物(如聚乙烯基吡咯烷酮、聚酰胺酯或聚丙烯酰胺)或亲水性阴离子聚合物(如多聚糖、聚丙烯酸),再加入适量的氯化铵(与银离子作用起到光稳定效果[27]),再进行后处理得到了光稳定银离子缓释医用敷料。

硫脲及其衍生物与贵重金属(例如Pa2+、Pt4+、Ag+、Ar3+等)离子有强烈的螯合作用[29]。

Chen 等[30]首先用脱乙酰度90%以上的壳聚糖与硫氰酸铵合成了硫脲壳聚糖,再与银离子发生螯合反应,得到了载银高抗菌活性硫脲壳聚糖敷料,并用硬软酸碱理论成功解释了银离子与硫脲螯合反应的机理。