一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶及其制备方法和应用技术

技术编号:22556233 阅读:41 留言:0更新日期:2019-11-16 00:39
本发明专利技术涉及一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶及其制备方法和应用,先将多巴胺接枝到明胶主链上生成明胶接枝多巴胺GT‑DA;利用多巴胺在碱性条件下的自聚合在CNT表面制备聚多巴胺涂层,得到CNT‑PDA;将GT‑DA和CS配成GT‑DA/CS溶液,将CNT‑PDA配成CNT‑PDA分散液;在引发剂作用下,通过GT‑DA/CS溶液和CNT‑PDA分散液中的多巴胺的自聚合,得到抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶。本发明专利技术将多巴胺接枝到明胶主链上所制备的水凝胶拥有良好的抗氧化性能,本发明专利技术的水凝胶还具有良好的生物相容性、黏附、止血、光热抗菌、药物缓释等特性。

Antibacterial, adhesive, conductive, hemostatic and anti oxidant injectable composite hydrogel and preparation method and application thereof

The invention relates to an antibacterial, adhesive, conductive, hemostatic and anti oxidant injectable composite hydrogel and its preparation method and application. First, dopamine is grafted onto the main chain of gelatin to form gelatin grafted dopamine GT DA, and the dopamine coating is prepared on the surface of CNT by dopamine under the alkaline condition, and the CNT PDA is obtained. Under the action of initiator, T PDA PDA dispersible solution was obtained by self polymerization of dopamine in GT DA/CS solution and CNT PDA dispersion solution, and an antibacterial, adhesive, conductive, hemostatic and anti oxidant injectable composite hydrogel was obtained. The hydrogel prepared by grafting dopamine onto the main chain of gelatin has good oxidation resistance, and the hydrogel has good biocompatibility, adhesion, hemostasis, photothermal antibacterial and drug release characteristics.

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶及其制备方法和应用
本专利技术属于生物医用材料
,具体涉及一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
受损组织的再生是重建组织完整性和恢复组织正常功能的最基本要求。众所周知,感染是伤口愈合的主要障碍之一,并且已经成为重症患者死亡原因中不断增长的一个因素。感染的治疗给医疗系统甚至整个社会带来了巨大的负担,目前,临床上应对感染的主要策略仍然是使用抗生素。因此,研发出不仅能够有效且准确地将抗生素递送到伤口部位,而且还可以调控伤口愈合的活性因子的释放的抗菌药物递送系统依然充满挑战。为了找到不仅可以避免伤口感染,而且对于伤口修复过程具有促进作用的伤口敷料,目前已经开发出许多具有持续药物释放性能的现代伤口敷料,如半透膜、薄透泡沫、水状胶体和水凝胶等。其中,得益于优异的亲水性,水凝胶可以通过吸收伤口渗出物和保持伤口环境的湿润达到降低感染风险的效果,展现出了改善受损组织修复的良好潜力。作为蛋白质衍生物的明胶(GT),由于其非免疫原性,细胞粘附行为和凝血特性,已与大量合成或天然大分子组合被用于制造伤口敷料。但是,基于明胶的水凝胶也存在一定的缺陷。例如:机械强度弱、降解速度快等。在伤口修复过程中过量的活性氧(ROS)通常会通过改变或降解ECM蛋白,破坏真皮成纤维细胞和降低角质形成细胞的功能等影响修复效果。研究人员发现人体具有内源性生物电系统。完整的人体皮肤表面比深层皮肤携带更多的负电荷。然而,当皮肤出现缺陷或伤口时,表皮较深处的细胞和伤口处细胞带正电。伤口处正电荷和周围完整皮肤的负电荷组合产生了皮肤电池。当伤口组织被润湿时,这种生物电流有利于伤口愈合。导电材料在伤口愈合中的促进作用也已在此前的研究中得到证实。由于优异的机械,热学和电子特性,碳纳米管(CNTs)在过去几十年中引领了纳米技术的研究热潮。然而,单个CNT之间的强疏水相互作用使得未修饰的CNT难以分散在水中。从而限制了其在导电生物支架合成中的应用。
技术实现思路
为了克服上述现有技术存在的缺陷,本专利技术的目的在于提供一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶及其制备方法和应用;该方法原料来源广泛、制备工艺简单、制备成本低廉;经该方法制得的水凝胶敷料具有良好的生物相容性、粘附性、止血性、机械性能、导电性、抗氧化性、抗菌性能以及促进感染伤口修复的效果,能够应用于皮肤损伤治疗领域。本专利技术制备方法通过以下技术方案来实现:包括以下步骤:(1)将多巴胺接枝到明胶主链上生成明胶接枝多巴胺GT-DA;(2)利用多巴胺在碱性条件下的自聚合在CNT表面制备聚多巴胺涂层,得到CNT-PDA;(3)将GT-DA和CS配成GT-DA/CS溶液,将CNT-PDA配成CNT-PDA分散液;在引发剂作用下,通过GT-DA/CS溶液和CNT-PDA分散液中的多巴胺的自聚合,得到抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶。进一步地,步骤(1)中,明胶接枝多巴胺的制备步骤包括:(1A)将明胶溶解于缓冲溶液中,50~60℃搅拌使其充分溶解得到明胶溶液,其中明胶的质量浓度为3~6%;(1B)向步骤(1A)所得明胶溶液中加入盐酸多巴胺,室温搅拌溶解得到混合液,混合液中盐酸多巴胺的浓度为44~88mg/mL;(1C)在步骤(1B)所得混合液中加入EDC和NHS,得到反应液,反应液在30~50℃持续搅拌反应6~18小时,反应液中EDC和NHS的浓度分别为44~89mg/mL和27~54mg/mL;(1D)待步骤(1C)反应结束后,将所得溶液透析后冻干,得到明胶接枝多巴胺。进一步地,步骤(1A)中,缓冲液是磷酸盐缓冲液或2-吗啉代乙磺酸缓冲液,缓冲液的pH值在5~6;步骤(1D)中,采用去离子水透析48~72小时;通过盐酸和氢氧化钠水溶液调节步骤(1C)的反应液和步骤(1D)的去离子水的pH值始终在5~6。进一步地,步骤(2)中,CNT-PDA的具体制备步骤包括:(2A)将CNT分散在缓冲溶液中,得到浓度为0.5~2mg/mL的CNT分散液;(2B)将盐酸多巴胺加入步骤(2A)的CNT分散液中,得到反应液,反应液在室温搅拌12~48小时,反应液中盐酸多巴胺的浓度为0.5~2mg/mL;(2C)步骤(2B)反应结束的反应液经过后处理,得到CNT-PDA。进一步地,步骤(2A)的CNT分散在Tris缓冲溶液中,并于0~4℃超声0.5~2h,Tris缓冲液的pH为8~9;步骤(2C)的后处理是先在5000~10000rpm离心5~20分钟,弃上清液,用蒸馏水和乙醇各洗涤三次,30~60℃干燥24~72小时。进一步地,步骤(3)中,制备抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶的具体制备步骤包括:(3A)将GT-DA/CS溶解在缓冲液中,配制成质量浓度为5~20%的GT-DA/CS溶液;(3B)将CNT-PDA分散在缓冲液中,配制成质量浓度在1%~4%的CNT-PDA分散液;(3C)按每1mLCNT-PDA分散液加入到7.5mLGT-DA/CS溶液中的比例将两者混匀,加入0.25~0.65mol引发剂,反应得到抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶;步骤(3C)中反应10~200s。进一步地,步骤(3A)和步骤(3B)中,缓冲液均为PBS;CS在GT-DA/CS中的质量占比为5%~10%。进一步地,其特征在于,引发剂包括浓度为0.1~0.3mol/mL的H2O2和浓度为0.2~0.5mg/mL辣根过氧化物酶,每1mLCNT-PDA分散液对应加入0.5mLH2O2和1mL辣根过氧化物酶。如上所述的制备方法制得的一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶。如上所述的一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶在制备伤口敷料中的应用。与现有技术相比,本专利技术具有以下有益的技术效果:本专利技术公开的制备方法,以蛋白质衍生物明胶(GT)作为基础,通过化学接枝多巴胺到主链上赋予其组织粘附性能以及抗氧化能力;将壳聚糖(CS)加入到水凝胶体系中改善水凝胶的机械性能并弥补其降解快的缺点;将CNT引入水凝胶体系赋予其导电性;同时利用多巴胺在碱性条件下的自聚合在CNT表面进行聚多巴胺涂层,增强其水溶性、导电性和生物相容性。进一步地,本专利技术以H2O2/HRP作为催化体系,不仅降低了传统氧化法带来的生物安全性问题,而且使产物具有与传统化学方法相似或相对更好的机械性能。经本专利技术方法制得的水凝胶具有以下优点:(1)将多巴胺接枝到明胶主链上所制备的水凝胶拥有良好的抗氧化性能。(2)基于壳聚糖本身的止血性能,将其引入水凝胶,不仅增加了水凝胶的止血性能,也提高了其机械性能,改善了其降解快的不足。(3)由于多巴胺或聚多巴胺基团与损伤组织的物理结合和化学交联,在GT中加入邻苯二酚基团(来源于多巴胺)也会增强基于GT-DA/CS水凝胶的生物黏附性能。本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:/n(1)将多巴胺接枝到明胶主链上生成明胶接枝多巴胺GT-DA;/n(2)利用多巴胺在碱性条件下的自聚合在CNT表面制备聚多巴胺涂层,得到CNT-PDA;/n(3)将GT-DA和CS配成GT-DA/CS溶液,将CNT-PDA配成CNT-PDA分散液;在引发剂作用下,通过GT-DA/CS溶液和CNT-PDA分散液中的多巴胺的自聚合,得到抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
(1)将多巴胺接枝到明胶主链上生成明胶接枝多巴胺GT-DA;
(2)利用多巴胺在碱性条件下的自聚合在CNT表面制备聚多巴胺涂层,得到CNT-PDA;
(3)将GT-DA和CS配成GT-DA/CS溶液,将CNT-PDA配成CNT-PDA分散液;在引发剂作用下,通过GT-DA/CS溶液和CNT-PDA分散液中的多巴胺的自聚合,得到抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶。


2.根据权利要求1所述的一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,明胶接枝多巴胺的制备步骤包括:
(1A)将明胶溶解于缓冲溶液中,50~60℃搅拌使其充分溶解得到明胶溶液,其中明胶的质量浓度为3~6%;
(1B)向步骤(1A)所得明胶溶液中加入盐酸多巴胺,室温搅拌溶解得到混合液,混合液中盐酸多巴胺的浓度为44~88mg/mL;
(1C)在步骤(1B)所得混合液中加入EDC和NHS,得到反应液,反应液在30~50℃持续搅拌反应6~18小时,反应液中EDC和NHS的浓度分别为44~89mg/mL和27~54mg/mL;
(1D)待步骤(1C)反应结束后,将所得溶液透析后冻干,得到明胶接枝多巴胺。


3.根据权利要求2所述的一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(1A)中,缓冲液是磷酸盐缓冲液或2-吗啉代乙磺酸缓冲液,缓冲液的pH值在5~6;步骤(1D)中,采用去离子水透析48~72小时;通过盐酸和氢氧化钠水溶液调节步骤(1C)的反应液和步骤(1D)的去离子水的pH值始终在5~6。


4.根据权利要求1所述的一种抗菌粘附导电止血抗氧化的可注射复合水凝胶的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,CNT-PDA的具体制备步骤包括:
(2A)将CNT分散在缓冲溶液中,得到浓度为0.5~2mg/mL的CNT分散液;
(2B)将盐酸多巴胺加入步骤(2A)的CNT分散液中,得到反应液,反应液在室温搅拌...

【专利技术属性】
技术研发人员:郭保林梁永平史梦婷赵鑫
申请(专利权)人:西安交通大学
类型:发明
国别省市:陕西;61

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