硝酸银交联羧甲基纤维素泡沫的制备与表征及其抗菌应用研究

这篇研究创新性地采用柠檬酸(CA)作为绿色交联剂，通过一步法将硝酸银(AgNO3)原位还原为纳米银颗粒(AgNPs)，成功开发出兼具优异机械性能与抗菌活性的羧甲基纤维素(CMC)泡沫敷料。研究系统考察了CA浓度(0-20 wt%)和AgNO3含量(0-2 wt%)对材料吸液性能(AT 28.7-51.7 s，FSA 37.6-48.5 g/g)、湿态压缩强度(37.1-168.2 gf)及抗菌效能的影响，证实2 wt% AgNO3组可产生明显抑菌圈，且银离子释放符合Fickian扩散机制(n=0.197-0.4362)，72小时累计释放量达10.56 mg/L。

　　

1 引言

伤口护理领域对兼具机械稳定性和抗菌功能的新型敷料需求迫切。传统聚氨酯泡沫存在生物相容性缺陷，而羧甲基纤维素(CMC)虽具有优异吸液性(37.6-48.5 g/g)和生物降解性，但未交联时遇水即塌陷。研究创新性地选择柠檬酸(CA)作为绿色交联剂，其多羧基结构能与CMC羟基形成稳定酯键，同时利用CMC自身还原性实现硝酸银(AgNO₃)原位还原为纳米银颗粒(AgNPs)，构建一体化抗菌敷料。

2 实验方法

采用冷冻干燥法制备系列CMC泡沫，CA浓度梯度为0-20 wt%（以CMC干重计），AgNO₃含量为0-2 wt%。通过SEM观察到孔径约500 μm的均匀多孔结构，EDS证实AgNPs成功负载（图10）。采用AATCC 147标准评估对金黄色葡萄球菌的抑菌效果，并通过ICP-OES测定银离子释放动力学。

3.1 交联剂浓度影响

CA含量显著调控材料性能：

• 吸收时间(AT)：从CA₀₀的51.7秒降至CA₁₀的26.6秒，归因于交联减少凝胶阻塞现象

• 湿态压缩强度：随CA浓度线性提升，CA₂₀达168.2 gf，但过高浓度会导致干态脆性

• 吸液平衡：未交联样品(CA₀₀)因结构坍塌仅吸收37.6 g/g，而CA₀₁提升至48.5 g/g

3.2 硝酸银效应

AgNO₃添加带来双重增益：

• 机械增强：Ag₂₀湿态强度(57.1 gf)较空白组(40.7 gf)提升40%，归因于AgNPs的纳米填充效应

• 抗菌梯度：1 wt%组(Ag₁₀)表现接触抑制，2 wt%组(Ag₂₀)产生明显抑菌圈（图14）

• 缓释特性：Korsmeyer-Peppas模型拟合显示Fickian扩散机制(n<0.5)，Ag₂₀72小时累计释放10.56 mg/L

4 结论

该研究通过CA交联与AgNPs原位负载的协同策略，开发出吸液量达48.5 g/g、湿态强度168.2 gf且具持续抗菌功能的CMC泡沫。创新性地利用CA既作为交联剂又参与Ag⁺还原，避免了传统交联剂(如戊二醛)的细胞毒性问题。银离子释放动力学模型为临床剂量设计提供理论依据，预示其在慢性伤口管理中的应用潜力。未来需通过体内实验验证其促愈效果与生物安全性。