一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，属于医用水凝胶材料技术领域，能够提高水凝胶敷料的强度，同时具有抑菌、促进伤口愈合以及易于结合功能分子的特点。所述制备方法包括：首先使两亲性短肽在水溶液中自组装，形成稳定的自组装体；将二氧化硅前驱体与组装好的短肽溶液混合，在适宜条件下反应得到短肽/二氧化硅水凝胶；最后与一定浓度的透明质酸溶液复合得到短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶。本发明专利技术用于制备具有较高机械强度的有机/无机复合水凝胶，可作为医用敷料的三维支架材料使用。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医用水凝胶材料
，尤其涉及一种可用作创伤敷料支架材料的二氧化硅复合水凝胶的制备方法。
技术介绍
皮肤是人体与外界的物理、化学和生物屏障，皮肤的损伤会破坏这种屏障，引起新陈代谢加剧、体温下降、水分和蛋白质的过度流失及细菌感染等，严重的甚至危及生命。因此有必要在创伤处以适当的敷料加以遮盖，以保护伤口、降低感染风险、促进创面愈合。基于干燥环境有利于创面愈合的传统理论，纱布、棉球等是较早使用的敷料，虽有一定的吸湿和保护作用，但易粘连伤口，在更换时易造成二次损伤，给患者带来更多痛苦，其本身也不具有阻止细菌入侵和促进伤口愈合作用。1962年，伦敦大学的Winter博士论证了湿润环境对创面愈合的积极作用(参见Winter,G.D.,《自然》1962，193,293-294)，随后大量的动物及临床研究也表明湿润的环境伤口愈合的更快，而且，湿润的环境也有助于抑制疤痕的形成，因此湿性敷料受到了更多地关注。相继发展了薄膜型、泡沫型、水凝胶型、水胶体型敷料，每种敷料的特点和适应创伤情况不同。其中水凝胶型敷料具有三维网络结构，与细胞外基质的结构相似；水分含量高、柔软、有弹性，与生物液体产生的界面张力低。用作创面敷料时，透水、透气且能控制水分蒸发，不会造成敷料与创面之间的积液。与创面无粘连，能够减轻更换敷料时的疼痛(李晶等，《中国组织工程研究》，2013,17，2225-2232)。此外，水凝胶还具有药物释放载体的功能，可根据需要将具有消炎作用的药物分子或促进伤口愈合的活性因子包埋在水凝胶内，从而达到消炎抑菌和促进创面愈合的目的(王刚等，《中国药房》，2011，22,1217-1220)。因此，水凝胶敷料成为最受人们重视的创伤敷料之一。作为创伤敷料，水凝胶设计需要考虑的两个重要原则是机械性能和生物功能性。而现今高分子水凝胶最大的缺点是相对较低的机械强度，因此在保持含水量的前提下提高凝胶的机械强度成为当前研究重点。可以通过交联、结晶、聚合物互穿网络或与其它材料复合等方法加以改善，其中，有机-无机复合水凝胶无论是在力学性能还是在生物功能上均具有显著优势。尽管水凝胶敷料能够与创面有较好的贴合，但由于无粘性，与创面之间难以形成封闭环境，还是存在细菌侵入的风险。因此，采用抗菌材料形成水凝胶或在水凝胶中添加抗菌活性成分，也是水凝胶敷料设计应该重视的一个问题。近些年来，一些阳离子型肽分子的抗菌活性逐渐被人们所认识(ChenC.等,《生物大分子》，2010,11,402-411)，该类生物分子无毒无刺激性，且不易产生耐药性，适用于包括耐药性细菌感染在内的所有创面感染。而且，将抗菌肽采用二氧化硅薄层覆盖之后，在保持其抗菌活性的同时能够提高其对热及生物酶的稳定性(EbyD.M.等，《生物大分子》，2008,9,2487-2494)，这为新型水凝胶敷料的设计提供了灵感。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，可作为医用敷料三维支架材料使用，具有良好且可调控的机械性能，同时能够负载多种药物分子或生物活性物质，达到消炎抑菌和促进伤口愈合的功效。本专利技术提供了一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)将两亲性短肽分子溶于水中，超声分散，调节至指定pH值，在一定温度下放置使其组装，得到两亲性短肽自组装体；2)将二氧化硅前驱体加入到所述两亲性短肽组装体溶液中，振荡使其分散均匀，恒温放置使其矿化得到短肽/二氧化硅水凝胶；3)将上述短肽/二氧化硅水凝胶与一定浓度的透明质酸溶液按一定比例混合，使短肽/二氧化硅水凝胶充分吸附透明质酸，得到短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶；可选的，两亲性短肽的疏水部分由3-10个甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸或异亮氨酸组成，亲水部分由1-3个赖氨酸、精氨酸或组氨酸构成，疏水部分和亲水部分通过肽键连接；优选的，两亲性短肽溶解于水后，将pH值调节至3-7的范围，组装温度范围为15-35℃；优选的，两亲性短肽在水中能形成稳定的一维组装体；可选的，二氧化硅前驱体为正硅酸四甲酯、正硅酸四乙酯、甲基三乙氧基硅烷中的一种或两种；优选的，凝胶化反应中二氧化硅前驱体的浓度为5-200mM；短肽组装体的浓度为0.5-12mM；优选的，凝胶化反应的温度为20-50℃；优选的，透明质酸溶液的浓度为0.01-2wt％，短肽/二氧化硅水凝胶与透明质酸溶液的混合体积比为2:1-10:1；本专利技术的另一方面提供了如上述技术方案中任一项所述的一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶；本专利技术的再一方面提供了如上述技术方案所述的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶作为三维支架材料在医用敷料中的应用。本专利技术提供了一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，可作为医用敷料的三维支架材料在创伤修复中应用。与已有的技术相比，本专利技术具有以下优势：(1)机械性能的改善：通过二氧化硅层将短肽分子自组装形成的纤维保护起来，纤维之间主要通过Si-O-Si化学键连接形成交联网络，这样一种由一维材料构建的有机/无机复合三维网络可以大大改善水凝胶的机械强度，且可以通过反应物组成和制备工艺的变化在较大范围对其强度进行调控；(2)良好的生物学功能：凝胶由阳离子型肽分子、二氧化硅和透明质酸复合而成，在改善凝胶机械强度的同时，提高了其抑菌和保湿能力，促进创伤愈合；(3)兼具药物负载和释放功能：凝胶中二氧化硅表面含有大量羟基，便于一些功能分子包括药物分子、抗菌生物分子或生物活性因子等的负载和缓释；(4)绿色、简便的合成工艺：该专利技术通过仿生矿化与溶胶凝胶相结合的方法制备复合水凝胶，具有节能环保、工艺简单、经济高效的特点。附图说明图1A为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的数码照片；图1B为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的扫描电子显微镜照片；图2为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的流变曲线；图3为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的保水性曲线；图4为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的细胞毒性；图5A为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶对于模型药物分子的负载曲线；图5B为本专利技术实施例所制备得到的短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶对于模型药物分子的释放曲线。具体实施方式下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，以下实例将有助于本领域的技术人员进一步理解本专利技术。应当指出的是，所描述的仅仅是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术的构思前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术的保护范围。本专利技术实施例提供了一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，包括：S1：将两亲性短肽分子溶于水中，超声分散，调节至指定pH值，在一定温度下放置使其组装，得到两亲性短肽自组装体；本步骤中，利用两亲性短肽分子间的非共价相互作用构建一维短肽自组装体。具体的，将称量的短肽粉末溶解于超纯水中，超声助其分散，静置使其组装本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：将两亲性短肽分子溶于水中，超声分散，调节至指定pH值，在一定温度下放置使其组装，得到两亲性短肽自组装体；将二氧化硅前驱体加入到所述两亲性短肽组装体溶液中，振荡使其分散均匀，恒温放置使其矿化得到短肽/二氧化硅水凝胶；将上述短肽/二氧化硅水凝胶与一定浓度的透明质酸溶液按一定比例混合，使短肽/二氧化硅水凝胶充分吸附透明质酸，得到短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：将两亲性短肽分子溶于水中，超声分散，调节至指定pH值，在一定温度下放置使其组装，得到两亲性短肽自组装体；将二氧化硅前驱体加入到所述两亲性短肽组装体溶液中，振荡使其分散均匀，恒温放置使其矿化得到短肽/二氧化硅水凝胶；将上述短肽/二氧化硅水凝胶与一定浓度的透明质酸溶液按一定比例混合，使短肽/二氧化硅水凝胶充分吸附透明质酸，得到短肽/二氧化硅/透明质酸复合水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述两亲性短肽的疏水部分由3-10个甘氨酸、丙氨酸、亮氨酸或异亮氨酸组成，亲水部分由1-3个赖氨酸、精氨酸或组氨酸构成，疏水部分和亲水部分通过肽键连接。3.根据权利要求1和2所述的制备方法，其特征在于：两亲性短肽溶解于水后，将pH值调节至3-7的范围，组装温度范围为15-35℃。4.根据权利要求1-...

【专利技术属性】
技术研发人员：王生杰，部勇，王晓娟，夏永清，曹美文，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37