一种抗菌水凝胶材料及其制备方法和应用技术

一种抗菌水凝胶材料及其制备方法和应用，所述的抗菌水凝胶材料由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮和反应剂反应制备。本发明专利技术的抗菌水凝胶材料充分结合了离子液体阴阳两种离子可以杀菌以及且水凝胶作为多孔凝胶材料有利于水分的吸收与排除的特点，其在应用中可以快速的抑制杂菌的生长，表现出比普通的抗生素更好的抑菌效果，并且给伤口提供利于愈合的环境，减少伤口愈合后疤痕的形成，也可以很好的吸收伤口周围的组织液，有益于伤口的愈合和保护。并且制备方法简单，成本可控。具有广阔的应用前景。

A kind of antimicrobial hydrogel material and its preparation method and Application

The invention relates to an antimicrobial hydrogel material and a preparation method and application thereof. The antimicrobial hydrogel material is prepared by the reaction of ionic liquids, polyvinylpyrrolidone and a reactant. The antibacterial hydrogel material of the invention fully combines ionic liquids, yin-yang and two kinds of ions, can sterilize, and hydrogel as porous gel material is conducive to the absorption and elimination of water. It can inhibit the growth of mixed bacteria quickly, show better antibacterial effect than ordinary antibacterin, and provide a favorable environment for healing, and reduce wound healing. The formation of post-scar can also absorb the tissue fluid around the wound, which is beneficial to the healing and protection of the wound. The preparation method is simple and the cost is controllable. It has broad application prospects.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌水凝胶材料及其制备方法和应用
本专利技术属于抗菌膜领域，涉及一种双交联抗菌水凝胶材料。
技术介绍
细菌感染严重威胁着人类健康，抗生素的广泛使用导致细菌产生耐药性并出现耐药菌，传统的抗生素已经很难治愈由耐药性细菌所引起的感染疾病。因此，研发新型难以产生耐药性的抗菌药物或材料迫在眉睫。抗菌材料是指自身具有抑制或杀死微生物功能的一类新型功能材料。目前抗菌材料的研究主要集中于阳离子型化合物或聚合物。离子液体因其具有阴阳两种离子，因此可以作为抗菌材料。离子液体可以通过静电作用破坏菌体的细胞壁或细胞膜，从而导致菌体死亡，从而达到抗菌的效果。但现有技术中将离子液体作为抗菌物质的使用方式存在材料释放的问题，可能对伤口造成二次感染。因此，需要开发新的材料形式来对离子液体加以应用，以使其更加有效地发挥抗菌作用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种可以优异利用离子液体抗菌性能，并具有实际的临床应用价值的新材料。为此，本专利技术首先提供一种抗菌水凝胶材料，由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，所述的离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐、1-辛基-3-乙烯基咪唑溴盐和1-十二烷基-3-乙烯基咪唑溴盐；所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。本专利技术进一步提供上述抗菌水凝胶材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：①将离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、反应剂完全溶解于水，制得到溶液I,使溶液I中离子液体的浓度为0.5mmol/ml；②向溶液I中通氮气2min；③步骤②所得的体系置于70℃条件下反应30～60min。上述本专利技术所制得的抗菌水凝胶材料充分结合了离子液体阴阳两种离子可以杀菌以及且水凝胶作为多孔凝胶材料有利于水分的吸收与排除的特点，其在应用中不仅可以快速的抑制杂菌的生长，表现出比普通的抗生素更好的抑菌效果，并且给伤口提供利于愈合的环境，减少伤口愈合后疤痕的形成，也可以很好的吸收伤口周围的组织液，对于伤口的愈合和保护十分重要。基于此，本专利技术进一步提供上述抗菌水凝胶材料在制备人体敷料中的应用。目前抗生素的滥用使很多真菌和细菌都具有了耐药性，传统药物已经有很大的缺陷，对真菌和细菌的抑制效果已经不是很明显了，并且还造成了资源的浪费，需要寻找一个新的抑菌方案。本专利技术所提供的抗菌水凝胶材料，通过离子液体的两种阴阳离子起到杀菌的作用，回避传统的抗菌方法，可以很快达到抑菌的效果。且本专利技术的抗菌膜比传统的抗生素具有更好的抑菌效果，减少了因杂菌感染引起的伤口腐烂，愈合时间过长等问题，能够使伤口恢复的更快，抗菌膜可以给伤口提供一个湿润的环境，利于伤口的愈合且可以使伤口不留下疤痕。由于传统的抗菌材料容易释放，对伤口造成二次感染，但本专利技术的抗菌材料具有不释放的特性，不会对伤口造成二次感染，更加有利于伤口的抗菌和愈合，同时其本身的性能也比其它抗菌材料好的多，更有利于贴附到皮肤上，本专利技术的抗菌材料将更会是一种理想的抗菌材料。另一方面，该材料可以通过本专利技术的热催化一步法合成，节省了大量的时间，对比生物方法得到的抗生素生产周期长，是一个很大的优势，是一种具有一定强度且抗菌效果非常好的新型人体敷料水凝胶材料。具有广阔的应用前景。附图说明图1为对照组凝胶及本专利技术抗菌水凝胶材料凝胶1、2、3的红外光谱图。图2为抗菌水凝胶材料根据能谱图得到的溴离子含量图。图3为抗菌水凝胶材料的扫描电镜图，其中：A为放大3000倍；B为放大10000倍；C为放大20000倍图；D为放大30000倍图。图4为抗菌水凝胶材料的拉伸力学性能曲线图。图5为抗菌水凝胶材料的压缩力学性能曲线图。图6为人抗菌水凝胶材料的溶胀性能图。图7为抗菌水凝胶材料与皮肤的黏附性图片，其中A是凝胶贴附于手背图示，B是贴附凝胶手背翻转图示。图8为抗菌水凝胶材料拉伸对比图片，其中A是原长，B是拉伸后长度。图9为抗菌水凝胶材料贴附皮肤拉力图片。图10为BSA的标准曲线。图11为抗菌水凝胶材料吸附BSA的实验。图12为抗菌水凝胶材料抗白色念珠菌的实验(抑菌圈法)。图13为抗菌水凝胶材料抗白色念珠菌的实验(菌液稀释10-6倍)，其中：A为对照组凝胶，B为凝胶1，C为凝胶2，D为凝胶3。图14为抗菌水凝胶材料抗白色念珠菌的实验(菌液稀释10-4倍)，其中：A为对照组凝胶，B为凝胶1，C为凝胶2，D为凝胶3。图15为抗菌水凝胶材料抗细菌实验(抑菌圈法)，其中：A为大肠杆菌，B为金黄色葡萄球菌，C为枯草芽孢杆菌。图16为抗菌水凝胶材料抗大肠杆菌实验，其中：A为对照组凝胶、B为凝胶1、C为凝胶2、D为凝胶3。图17为抗菌水凝胶材料抗金黄色葡萄球菌实验，其中：A为对照组凝胶、B为凝胶1、C为凝胶2、D为凝胶3。图18为抗菌水凝胶材料抗枯草芽孢杆菌实验，其中：A为对照组凝胶、B为凝胶1、C为凝胶2、D为凝胶3。图19为抗菌水凝胶材料促进小鼠伤口愈合情况,其中，AH-1是凝胶1敷料测试组、AH-2是凝胶2敷料测试组,AH-3是凝胶3敷料测试组。具体实施方式本专利技术提供的抗菌水凝胶材料由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，其中所述的离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐、1-辛基-3-乙烯基咪唑溴盐和1-十二烷基-3-乙烯基咪唑溴盐；所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。其中，所述的离子液体和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的摩尔比例是1:1～3。其中，所述的离子液体与反应剂的摩尔比例是1:0.8～1.2。优选1:1。具体的实施方式中，所述的反应剂是单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二醇双甲基丙烯酸酯按摩尔比10:0.9～1:0.1～0.2:0.1～0.2的混合物。又尤其优选单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二醇双甲基丙烯酸酯按摩尔比10:1:0.1:0.1的混合物。进一步的实施方式中，所述的离子液体在体系中的质量百分含量为19～23％。离子液体在凝胶载体体系中的质量百分含量影响抗菌的效果，浓度过高，抗菌效果越明显，从而影响菌群的生长状况。更为具体地，所述的离子液体是1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐。另一具体的实施方式中，所述的反应的温度是70℃，反应时间30～60min。下述实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本专利技术，但不以任何方式限制本专利技术。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用的试剂等均通过常规商业途径购买。下述实施例采用的材料、抗菌凝胶性能以及抗菌性的方法：1、材料离子液体：1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐，购自中科院兰州化学物理研究所；聚乙烯吡咯烷酮(PVP)：相对分子质量为10000；单丙烯酰胺：相对分子质量为71.08；N,N-亚甲基双丙烯酰胺：相对分子质量为154.17；偶氮二异丁腈：相对分子质量为164.21；聚乙二醇双甲基丙烯酸酯：购自安耐吉化学试剂公司；磷酸盐缓冲液(PBS)：0.1M，pH7.4，按照常规方法制备得到。2、凝胶性能的测试包括含水量实验、拉伸压缩实验、重复利用实验、BSA蛋白吸附实验和伤口愈合情况，下文详述。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗菌水凝胶材料，由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，所述的离子液体选自1‑乙烯基‑3‑丁基咪唑溴盐、1‑丁基‑3‑乙烯基咪唑溴盐、1‑辛基‑3‑乙烯基咪唑溴盐和1‑十二烷基‑3‑乙烯基咪唑溴盐；所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。

【技术特征摘要】
2018.10.26 CN 20181125506401.一种抗菌水凝胶材料，由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，所述的离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐、1-辛基-3-乙烯基咪唑溴盐和1-十二烷基-3-乙烯基咪唑溴盐；所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。2.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的离子液体和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的摩尔比例分别是1:1～3。3.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的离子液体与反应剂的摩尔比例是1:0.8～1.2。4.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的反应剂是单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李尧，王康，费旭，田晶，吴文忠，徐龙权，
申请(专利权)人：大连领创健康产业有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21