聚氨基酯‑氧化石墨烯抗菌水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种聚氨基酯‑氧化石墨烯抗菌水凝胶，成份包括：以质量百分比计，90～97％聚(β‑氨基酯)、3～10％氧化石墨烯，所述聚(β‑氨基酯)的分子量为1万～3万。上述抗菌水凝胶的制备方法，步骤包括：(1)聚多丙烯酸酯与二胺在溶剂中10～30℃反应12～24小时，沉淀、干燥；(2)将步骤(1)所得产物配制为水溶液，加入光引发剂、氧化石墨烯，20～50℃下反应20～40分钟，洗涤、冻干。氧化石墨烯与聚(β‑氨基酯)有效复合，产生协同作用，聚(β‑氨基酯)促进氧化石墨烯的良好分散、减少氧化石墨烯片层堆积，氧化石墨烯又可以发挥聚氨基酯抗菌效果和生物相容性优点，与聚(β‑氨基酯)配合共同导致细胞死亡，抗菌效果优良。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及生物材料领域，特别涉及一种聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶及其 制备方法。
技术介绍
细菌是危害公共健康的一大杀手，如何有效地控制以及防止它的滋生与蔓延是 当今社会面临的一大挑战。随着人们对生活质量要求的不断提高，抗菌产品被认为是具有 广阔发展前景的新型健康产品之一。抗菌材料一般可分为无机抗菌剂、有机小分子抗菌剂、 天然分子抗菌剂以及高分子抗菌剂等，其中高分子抗菌材料因具有不会渗入人体皮肤、刺 激性小、作用时效长等优点，备受研究者的关注。按照抗菌基团的不同，目前得到广泛研 究的高分子抗菌材料主要有季按盐类、有机锡类、卤代胺类、肌盐类、壳聚糖类及其衍生物 等。凝胶是一种可吸收大量溶剂但不溶于溶剂的高分子或大分子聚集体，它们在水中可迅 速溶胀平衡并能保持其形状和三维空间网络结构，也被称为"软材料"。抗菌水凝胶被视为 一个打击抗药感染的整体武器，凝胶表现出许多聚合物的特性，不会自由溶解，这样的材 料在生理条件下可以留在原地，同时保持抗微生物活性。这些特性使他们理想地应用于伤 口愈合，植入物、导管涂料，皮肤感染，甚至孔口阻隔。 现有文献报道的抗菌水凝胶在实际应用时存在一些瓶颈问题：传统的抗菌材料， 如抗生素、季铵盐等会导致微生物的抗性，抗菌效果不佳，前期研究所得的聚氨基酯类抗菌 水凝胶，其抗菌效果虽较传统抗菌材料有所提升，但仍需进一步提高抗菌效果来满足抗菌 要求。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种抗菌效果优良的聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶 及其制备方法。 -种聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶，成份包括：以质量百分比计，90~97 %聚 (β-氨基酯）、3~10%氧化石墨烯，所述聚（β-氨基酯）的分子量为1万~3万。 -种上述聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶的制备方法，其步骤包括： (1)聚多丙烯酸酯与二胺在溶剂中10~30°C下反应12~24小时，沉淀、干燥，所 述溶剂包括C1~C6醇、C2~C8酯、C2~C8醚、C6~C12芳香烃、卤代C1~C6烃、DMS0、 四氢咲喃中的一种或几种； (2)将步骤⑴所得产物配制为水溶液，加入光引发剂、氧化石墨稀，20~50°C下 反应20~40分钟，洗涤、冻干。 本专利技术提供的的有益效果是： ⑴聚（β-氨基酯）分子量在1万~3万时，在生理环境下表面呈正电位，这有利于其和 带负电性的细胞膜相互作用，与氧化石墨烯复配结合后，阳离子电荷使聚氨基酯通过静电 作用附着在细胞壁或者细胞膜上面，同时氧化石墨烯插入到双层生物膜，最终共同导致细 胞膜破裂和细胞死亡，氧化石墨烯与聚（β-氨基酯）相互配合促进从而达到良好的抗菌效 果。 (2)氧化石墨烯与高抗菌性、低毒性和可生物降解性的聚（β-氨基酯）有效复合， 产生协同作用，聚（β-氨基酯）可以促进氧化石墨烯的良好分散、减少氧化石墨烯片层堆 积，氧化石墨烯又可以发挥聚氨基酯抗菌效果和生物相容性优点并与聚（β-氨基酯）配合 共同导致细胞死亡。 ⑶以聚（β-氨基酯）为支撑材料与氧化石墨烯复合制备抗菌水凝胶，制备成本 低，氧化石墨烯与聚（β-氨基酯）靠静电作用力稳定结合在一起，产生协同效果，使抗菌水 凝胶具备更好的抗菌效果。【附图说明】 附图1为双丙烯酸酯-聚（β-氨基酯）的核磁图谱； 附图2为实施例一所得抗菌水凝胶的扫描电镜图，放大倍数75 ; 附图3为实施例一所得抗菌水凝胶的扫描电镜图，放大倍数1900 ; 附图4为实施例一所得抗菌水凝胶的扫描电镜图，放大倍数6000 ; 附图5为实施例一所得抗菌水凝胶对大肠杆菌抗菌性能示意图； 附图6为实施例一所得抗菌水凝胶对金黄色葡萄球菌的抗菌性能示意图； 附图7为实施例一所得抗菌水凝胶对白色念珠菌的抗菌性能示意图。【具体实施方式】 本专利技术提供了一种。 -种聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶，成份包括：以质量百分比计，90~97 %聚 (β-氨基酯）、3~10%氧化石墨烯，所述聚（β-氨基酯）的分子量为1万~3万。 优选的，所述氧化石墨烯为PEG化的氧化石墨烯或氨基化的氧化石墨烯。 进一步优选的，所述氧化石墨稀的片层直径为200-500纳米。 优选的，所述聚（β-氨基酯）包括基团 或 R、Rl、R2代表直链 .?； 烷基、支链烷基、环状烷基、长链羟基或芳基或羟基；Rl、R2可以相同。 进一步优选的，所述聚氨基酯）为双丙烯酸酯-聚氨基酯）。 上述抗菌水凝胶的制备方法，其步骤包括：(1)聚多丙烯酸酯与二胺在溶剂中10~30°C下反应12~24小时，沉淀、干燥，所 述溶剂包括C1~C6醇、C2~C8酯、C2~C8醚、C6~C12芳香烃、卤代C1~C6烃、DMS0、 四氢咲喃中的一种或几种； (2)将步骤⑴所得产物配制为水溶液，加入光引发剂、氧化石墨稀，20~50°C下 反应20~40分钟，洗涤、冻干。 利用聚氨基酯链段在临界转变温度前后"伸展-收缩"特点，结合聚氨基酯正电 荷与氧化石墨烯负电荷之间"内场"静电作用，借助超声"外场"作用，内外合力促使氧化石 墨烯稳定分散。聚氨基酯抗菌水凝胶与氧化石墨烯结合在一起，得到一类生物相容性良好 的氧化石墨烯-聚氨基酯复合物材料，两者相互作用，协同产生增强生物效用，用于抵抗细 菌。 优选的，步骤（2)所述氧化石墨稀为PEG化的氧化石墨稀或氨基化的氧化石墨稀。 氧化石墨烯与聚（β-氨基酯）通过静电作用力相互结合在一起，进一步的，氧化石墨烯的 PEG化或氨基化能够使其通过有效的氢键或共价键结合与聚氨基酯网络形成良好的分子间 相互作用，从而均匀而稳定地分散于高分子基体中，使结合更加紧固，这种结合有利于氧 化石墨烯与聚（β_氨基酯）之间的协同作用，所述PEG化氧化石墨烯即采用聚乙二醇对氧 化石墨稀表面进行修饰。 进一步优选的，所述步骤（1)所得产物配制为水溶液的浓度为0. 8-1. 2mg/mL，所 述氧化石墨稀为浓度〇. 01-0. 〇3mg/mL的氧化石墨稀水溶液。 优选的，步骤（1)所述聚多丙烯酸酯为聚乙二醇二丙烯酸酯，所述二胺为哌嗪、4， 4-丙基哌啶基哌啶。 下面将结合实施例对本专利技术提供的聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶及其制备 方法予以进一步说明。 实施例一 聚氨基酯-氧化石墨烯抗菌水凝胶的制备。 本实施例中未注明具体条件的实验方法，按照常规条件，或按照制造厂商所建议 的条件，实施例所用原料均可从市场购得。 具体步骤如下：（1)将 2.lOmmol, 0· 516gPEGDA-258,0. 85mmol0· 0731g哌 嗪，1. 15mmol0. 241g4,4-丙基哌啶基哌啶和0.lmmol0.OlOg三乙胺加入到一个25ml的 有氮气保护的圆底烧瓶中，再加入6ml可溶的二氯甲烷，这个反应在室温下进行24个小时， 接着在醚中进行沉淀，在真空中干燥24小时，所得的聚合物为双丙烯酸酯-聚（β-氨基 酯）。 (2)将步骤（1)所得聚合物溶于水中配制为浓度为lmg/mL的水溶液，取该水溶 液5mL，加入光引发剂，搅拌反应30分钟，聚合物水溶液从液体转变为凝胶。加入80μL 0. 02mg/mL的PEG修饰的氧化石墨烯的水溶液，30°C下反应15分钟，离心分离，用pH为7. 4 的PBS洗涤三次，离心冷冻干燥，所得复合物即为聚氨基酯-氧化石墨本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种聚氨基酯‑氧化石墨烯抗菌水凝胶，其特征在于：成份包括：以质量百分比计，90～97％聚(β‑氨基酯)、3～10％氧化石墨烯，所述聚(β‑氨基酯)的分子量为1万～3万。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：卢小菊，李少珍，孟鸳，陈顺生，杨翔宇，刘俊明，
申请(专利权)人：湖北理工学院，
类型：发明
国别省市：湖北;42