一种壳聚糖‑黑磷复合水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种快速光动力杀菌的壳聚糖‑黑磷复合水凝胶敷料及其制备方法，包括如下步骤：S1、将黑磷(BP)晶体粉分散在去离子水中并通入保护气氩气，然后在冰浴条件下超声，最后离心获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、制备壳聚糖水凝胶；S3、制备壳聚糖‑黑磷复合水凝胶。在制备过程中无有害气体产生，经济环保；制备方法简单、设备投入少，消耗资源少，且实施难度小；复合水凝胶光照十分钟抗菌率可达到99％以上，生物相容性好。

【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶及其制备方法
本专利技术涉及生物医用材料
，具体涉及一种快速光动力杀菌的壳聚糖-黑磷复合水凝胶敷料及其制备方法。
技术介绍
生物医用材料是研究人工器官和医疗器械的基础，用于对生物体进行诊断、治疗疾患、外科修复或替换其病损组织、器官或增进其功能，而对生物体不会产生不良影响的材料。作为生物医用材料，应该是对人体无毒性、无致敏性、无刺激性、无遗传毒性和无致癌性等不良反应。生活中的一些磕伤、碰伤、擦伤以及外科手术、高温、辐射和化学试剂等很容易造成皮肤损伤，若不及时进行伤口处理会导致由微生物尤其是大肠杆菌和金黄色葡萄球菌造成的细菌感染。近年来，快速而有效的治疗这种类型的伤口已经引起了广泛的关注，而快速的杀菌是一个关键的过程。壳聚糖水凝胶由于带正电荷，可以有效的杀死细菌，但是这个作用过程时间长，也正是由于这个强的正电性，细胞毒性也很大。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶及其制备方法，其抗菌性高、光催化性好、生物相容性好，工艺简单、设备投入少、资源消耗少、无有害气体副产物产生。本专利技术第一方面提供了一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶制备方法，步骤包括：S1、将黑磷晶体粉分散在去离子水中并通入保护气体，然后在冰浴条件下超声8～12h，最后离心获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、将壳聚糖溶解在醋酸水溶液中，搅拌，然后于45～55℃下加入芦荟粉、聚乙二醇和甘油，搅拌均匀后注入体积浓度为1～2％的戊二醛水溶液，搅拌后置于烘箱中40～60℃下6～9h，即制得壳聚糖水凝胶；S3、将步骤S2制备的壳聚糖水凝胶作为载体浸泡于纳米黑磷片水溶液中10～20min，获得壳聚糖-黑磷复合水凝胶。本专利技术第二方面提供了一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶，所述壳聚糖-黑磷复合水凝胶为黑磷纳米片负载在呈网状结构的壳聚糖水凝胶上得到的复合水凝胶。本专利技术的有益效果是：(1)使用戊二醛作为交联剂制备壳聚糖水凝胶，无需加热的同时，无有害气体产生，经济环保；(2)制备方法简单、设备投入少，消耗资源少，且实施难度小；(3)复合水凝胶敷料中黑磷的成功负载，不仅可以增强光催化性从而很大程度上提高了抗菌活性，而且综合水凝胶正电性后减小细胞毒性；(4)复合水凝胶在光照十分钟下抗菌率可以达到99％以上，并具有良好的生物相容性。附图说明图1为实施例一中水凝胶的SEM图；图2为实施例一中负载的黑磷片的SEM图；图3为实施例一、实施例二、实施例三、实施例四和实施例五中制得的产品在光照10min后的抗菌率柱状图。具体实施方式本专利技术第一方面提供了一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶制备方法，步骤包括：S1、将黑磷晶体粉分散在去离子水中并通入保护气体，然后在冰浴条件下超声8～12h，最后离心获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、将壳聚糖溶解在醋酸水溶液中，搅拌，然后于45～55℃下加入芦荟粉、聚乙二醇和甘油，搅拌均匀后注入体积浓度为1～2％的戊二醛水溶液，搅拌后置于烘箱中40～60℃下6～9h，即制得壳聚糖水凝胶；S3、将步骤S2制备的壳聚糖水凝胶作为载体浸泡于纳米黑磷片水溶液中10～20min，获得壳聚糖-黑磷复合水凝胶。活性氧(ROS)，包括单线态氧、羟基自由基、超氧化物自由基，是与半导体材料光催化密切相关的，同时他们也具有十分优异的抗菌性。黑磷，一种新的二维半导体材料，具有良好的光催化性。同时，黑磷带负电，在这个制备方法中，我们利用黑磷的负电性和壳聚糖水凝胶的正电性，负载黑磷片于载体上，将两者结合起来，制得壳聚糖-黑磷复合水凝胶，使这个水凝胶体系在光照十分钟下抗菌率可以达到99％以上，并具有良好的生物相容性。优选的，步骤S1中，每40～60mg的黑磷晶体粉分散在60～80mL的去离子水中。更加优选的，步骤S1中，每50mg的黑磷晶体粉分散在80mL的去离子水中，然后在冰浴条件下超声8h。更加优选的，步骤S1所述离心的转速为1500r/min，时间为20min；步骤S1所述超声的功率为1～1.5kW。优选的，步骤S2中，每1～3g壳聚糖溶解在100mL醋酸水溶液中，搅拌然后于45～55℃下依次加入0.5～1.5g芦荟粉、1～3g聚乙二醇和1～3mL甘油，搅拌均匀后注入20mL体积浓度为1～2％的戊二醛。更加优选的，步骤S2壳聚糖的脱乙酰度≥95％，粘度为100～200mPa.S，聚乙二醇分子量为2000。具体的，在本专利技术的几个实施例中，步骤S2中，加入戊二醛后快速搅拌5～10s，快速搅拌后倒入模具后再置于烘箱中，所述模具为直径为15cm的玻璃皿。优选的，每1～3g壳聚糖制备得到的壳聚糖水凝胶浸泡于1～2mL纳米黑磷片水溶液中。具体的，在本专利技术的几个实施例中，将壳聚糖水凝胶裁剪成直径为8mm的圆片再进行浸泡处理。本专利技术第二方面提供了一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶，所述壳聚糖-黑磷复合水凝胶为黑磷纳米片负载在呈网状结构的壳聚糖水凝胶上得到的复合水凝胶。优选的，所述壳聚糖-黑磷复合水凝胶采用前述制备方法制备得到。更加优选的，所述壳聚糖-黑磷复合水凝胶用作敷料。下面将结合具体实施例对本专利技术提供的一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶及其制备方法予以进一步说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能理解为对本专利技术的限制。下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。实施例一S1、将50mg的黑磷(BP)晶体粉分散在80mL的去离子水中并通入保护气氩气，然后在冰浴条件下超声10h，最后离心20min获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、将2.5的壳聚糖溶解在100mL的体积浓度为2％的醋酸水溶液中，并不断机械搅拌20min，然后置于50℃的水浴锅里，再依次加入1g的芦荟粉、2g的聚乙二醇和1mL的甘油，搅拌均匀后注入20mL体积浓度为2％的戊二醛水溶液，快速机械搅拌5s后倒入模具中并置于50℃烘箱中9h制得壳聚糖水凝胶；S3、将步骤S2制备的壳聚糖水凝胶作为载体浸泡于2mL的纳米黑磷片水溶液中15min，利用黑磷的负电性和壳聚糖水凝胶的正电性，负载黑磷片于载体上，获得壳聚糖/黑磷复合水凝胶。对上述制得的产品进行检测，检测结果如下：如图1和图2所示，水凝胶呈现出规则的网状结构，且黑磷片负载在水凝胶上面；如图3所示，实施例一制备的产品在光照10min后抗菌率柱状图：对大肠杆菌抗菌率为99.01％；对金黄色葡萄球菌抗菌率为99.99％。实施例二S1、将40mg的黑磷(BP)晶体粉分散在80mL的去离子水中并通入保护气氩气，然后在冰浴条件下超声8h，最后离心20min获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、将2g的壳聚糖溶解在100mL的体积浓度为3％的醋酸水溶液中，并不断机械搅拌15min，然后置于50℃的水浴锅里，再依次加入0.5g的芦荟粉、1g的聚乙二醇和1mL的甘油，搅拌均匀后注入20mL体积浓度为1％的戊二醛水溶液，快速机械搅拌6s后倒入模具中并置于40℃烘箱中6h制得壳聚糖水凝胶；S3、将步骤S2制备的壳聚糖水凝胶作为载体浸泡于1mL纳米黑磷片水溶液中10min，利用黑磷的负电性和壳聚糖水凝胶的正电性，负载黑磷片于载体上，获得壳聚糖/黑磷复合水凝胶。对上述制得的产品进行检测，检测结果如下：如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖‑黑磷复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤包括：S1、将黑磷晶体粉分散在去离子水中并通入保护气体，然后在冰浴条件下超声8～12h，最后离心获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、将壳聚糖溶解在醋酸水溶液中，搅拌，然后于45～55℃下加入芦荟粉、聚乙二醇和甘油，搅拌均匀后注入体积浓度为1～2％的戊二醛水溶液，搅拌后置于烘箱中40～60℃下6～9h，即制得壳聚糖水凝胶；S3、将步骤S2制备的壳聚糖水凝胶作为载体浸泡于纳米黑磷片水溶液中10～20min，获得壳聚糖‑黑磷复合水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖-黑磷复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤包括：S1、将黑磷晶体粉分散在去离子水中并通入保护气体，然后在冰浴条件下超声8～12h，最后离心获得上层纳米黑磷片水溶液备用；S2、将壳聚糖溶解在醋酸水溶液中，搅拌，然后于45～55℃下加入芦荟粉、聚乙二醇和甘油，搅拌均匀后注入体积浓度为1～2％的戊二醛水溶液，搅拌后置于烘箱中40～60℃下6～9h，即制得壳聚糖水凝胶；S3、将步骤S2制备的壳聚糖水凝胶作为载体浸泡于纳米黑磷片水溶液中10～20min，获得壳聚糖-黑磷复合水凝胶。2.如权利要求1所述的壳聚糖-黑磷复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤S1中，每40～60mg的黑磷晶体粉分散在60～80mL的去离子水中。3.如权利要求2所述的壳聚糖-黑磷复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤S1中，每50mg的黑磷晶体粉分散在80mL的去离子水中，然后在冰浴条件下超声8h。4.如权利要求2所述的壳聚糖-黑磷复合水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤S1所述离心的转速为1500r/min，时间为20min；步骤S1所述超声的功率为1...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴水林，毛从杨，刘想梅，崔振铎，杨贤金，
申请(专利权)人：湖北大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42