一种水凝胶及其制备方法与敷料技术

本发明专利技术公开了一种水凝胶，包含季铵盐壳聚糖、醛基化透明质酸和氨基化透明质酸。本发明专利技术所述水凝胶保留了醛基化透明质酸和氨基化透明质酸的保水性能和生物相容性，季铵盐壳聚糖的加入为水凝胶提供了良好的力学性能。采用季铵盐壳聚糖、醛基化透明质酸和氨基化透明质酸制得的水凝胶具有抗菌性、可拉伸性和压缩性，能够促进海水浸泡伤口的愈合，促进胶原沉积，降低伤口处细菌数目和炎症水平，可应用于严重创伤愈合和开放性创伤感染的创面愈合方面。本发明专利技术还公开了所述水凝胶的制备方法及包含所述水凝胶的敷料。

Hydrogel, preparation method and dressing thereof

【技术实现步骤摘要】
一种水凝胶及其制备方法与敷料
本专利技术涉及医用生物材料
，具体涉及一种水凝胶及其制备方法与敷料。
技术介绍
随着高科技武器的广泛应用，特别是精确制导弹在战场上的广泛应用，海战中高能爆炸所造成的创伤和烧伤已成为最重要和最具挑战性的医疗保健问题。在现代高技术海战中，开放性创伤不可避免地暴露在高盐、高钠、高致病菌的海水中，尤其是革兰氏阴性细菌，会造成严重的感染和伤口修复的困难。纳米银、氧化锌、抗生素对皮肤创面的细菌感染有较好的预防作用，但纳米粒子有一定的细胞毒性，而且抗生素易产生耐药性，对生命器官有明显的损害。在这些不完善的治疗方法基础上，开发出新的、更有效的抗菌药物仍是临床应用的迫切要求。壳聚糖是一种具有生物降解性、生物相容性和抗菌活性的天然聚合物。它符合环保要求，是天然抗菌剂研究的热点之一。壳聚糖的抗菌机理是由于在pH值低于6的条件下，氨基在C-2位的正电荷，能与细菌表面发生相互作用，导致细菌死亡。然而，壳聚糖不溶于pH大于6.5的中性和碱性水溶液，大大限制了其应用。在伤口治疗中，通常采用性能优良的包扎材料来促进伤口愈合，其中水凝胶具有高含水量、灵活的力学性能和良好的生物相容性，被认为是有潜力的临床应用的候选材料。首先，通过提供多孔结构和合适的溶胀比，水凝胶基质可以允许氧的存在，去除伤口渗出液，维持潮湿的伤口床以促进伤口愈合。其次，传统敷料提高抗菌性通过在水凝胶基质中添加抗生素，然而具有固有抗菌性能的水凝胶受到了生物材料研究人员的广泛关注。与传统的伤口敷料(纱布和脱脂棉)不同，生物降解的水凝胶敷料易于剥离和自发降解，避免了换药过程中的疼痛和继发性创伤。在潮湿伤口愈合概念的启发下，设计了许多新的水凝胶，在各种伤口的治疗中发挥了重要作用。大多数水凝胶是由天然高分子材料(如海藻酸钠、羧甲基纤维素、右旋糖酐、明胶、胶原和透明质酸)和合成高分子材料(如甲氧基聚乙二醇、聚乙烯醇、肽和聚酰胺)制备的，因为它们具有良好的生物相容性和可生物降解性。其中透明质酸(HA)是细胞外膜(ECM)的主要成分，能够增加细胞与基质的相互作用，启动对细胞存活和功能必不可少的信号转导，由于其易剥离性、良好的生物相容性和较高的保水能力，在生物医学材料领域得到了广泛的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的不足之处而提供一种水凝胶及其制备方法。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为：一种水凝胶，包含季铵盐壳聚糖、醛基化透明质酸和氨基化透明质酸。本专利技术所述水凝胶采用季铵盐壳聚糖、醛基化透明质酸和氨基化透明质酸制得，是一种具有内在抗菌活性的水凝胶复合材料，用于皮肤损伤的创面敷料。在生理条件下，将壳聚糖季铵盐与醛基化透明质酸和氨基化透明质酸混合制备了两种水凝胶。壳聚糖季铵盐的加入，增加了反应体系的氨基数量，从而形成更加稳定的动态席夫键。当有细菌被动粘附在材料表面时，材料的席夫碱动态共价键可以响应菌的刺激，此时动态共价键断裂，释放壳聚糖季铵盐，达到杀死细菌的目的。本专利技术所述水凝胶保留了醛基化透明质酸和氨基化透明质酸的保水性能和生物相容性，季铵盐壳聚糖的加入为水凝胶提供了良好的力学性能，因此，本专利技术所述水凝胶具有抗菌性、可拉伸性和压缩性。并且，水凝胶中的季铵盐壳聚糖可以较好的保护伤口，能有效地阻止细菌的侵入，防止进一步感染，水凝胶生物相容性较好，可以较好的促进细胞生长和迁移，此外，透明质酸也可以促进促进成纤维细胞中胶原的纤维化，因此，本专利技术所述水凝胶能够促进海水浸泡伤口的愈合，促进胶原沉积，降低伤口处细菌数目和炎症水平，可应用于严重创伤愈合和开放性创伤感染的创面愈合方面。优选地，所述季铵盐壳聚糖为O-季铵盐壳聚糖和/或N-季铵盐壳聚糖；所述O-季铵盐壳聚糖的结构式如式(Ⅰ)所示：所述O-季铵盐壳聚糖的取代度为60～65％；所述N-季铵盐壳聚糖的结构式如式(Ⅱ)所示：所述N-季铵盐壳聚糖的壳聚糖季铵化程度为96～99％。采用上述特征的O-季铵盐壳聚糖和/或N-季铵盐壳聚糖可保证水凝胶的亲水性、抗菌促愈合性和良好的力学性能。优选地，所述水凝胶包含以下重量份的组分：季铵盐壳聚糖1.5～6份、醛基化透明质酸2～6份和氨基化透明质酸1～4份。优选地，所述水凝胶包含以下重量份的组分：O-季铵盐壳聚糖4～6份、醛基化透明质酸2～6份和氨基化透明质酸1～4份。所述O-季铵盐壳聚糖优选采用上述配比添加，力学性能较好。更优选地，所述水凝胶包含以下重量份的组分：O-季铵盐壳聚糖5份、醛基化透明质酸4份和氨基化透明质酸2.5份。采用该配比的水凝胶具有最佳的力学性能。优选地，所述水凝胶包含以下重量份的组分：N-季铵盐壳聚糖1.5～3份、醛基化透明质酸2～6份和氨基化透明质酸1～4份。所述N-季铵盐壳聚糖优选采用上述配比添加，力学性能较好。优选地，所述水凝胶包含以下重量份的组分：N-季铵盐壳聚糖2.5份、醛基化透明质酸4份和氨基化透明质酸2.5份。采用该配比的水凝胶具有最佳的力学性能。优选地，所述O-季铵盐壳聚糖为壳聚糖亚胺席夫碱通过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵改性后制得。优选地，所述O-季铵盐壳聚糖的制备方法包括以下步骤：在壳聚糖亚胺席夫碱和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵中加入NaOH溶液混合均匀，用乙醇沉淀，用乙醇溶液洗涤，过滤，用无水乙醇为溶剂，萃取，干燥，得所述O-季铵盐壳聚糖；所述壳聚糖亚胺席夫碱和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量之比为：壳聚糖亚胺席夫碱：2，3-环氧丙基三甲基氯化铵＝1：2～4。优选地，所述壳聚糖亚胺席夫碱的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖溶于乙酸溶液中，加入乙醇和苯甲醛，在55～65℃下反应18～24h，调节pH值至6.5～7.5，用甲醇沉淀，过滤，洗涤，真空干燥，得壳聚糖亚胺席夫碱。优选地，所述NaOH溶液的质量浓度为0.1～0.5％。优选地，所述N-季铵盐壳聚糖为壳聚糖通过3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性后制得。优选地，所述N-季铵盐壳聚糖的制备方法包括以下步骤：将壳聚糖分散于异丙醇中，加热至75～85℃，滴加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的水溶液，调节pH值至6.5～7.5，在75～85℃下反应5～10h，加入3～5℃的丙酮中，搅拌10～14h，用3～5℃的丙酮洗涤1～3次，用去离子水透析，冻干，得所述N-季铵盐壳聚糖；所述壳聚糖和3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的重量之比为：壳聚糖：3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵＝3:0.35～0.7。优选地，所述透析所用透析袋的分子量为8～12kDa。优选地，所述醛基化透明质酸的制备方法包括以下步骤：在透明质酸的水溶液中加入高碘酸钠溶液反应2～12h，置于黑暗条件下，加入乙二醇搅拌0.5～2h，用截留分子量为8～15kDa的透析袋透析处理后冻干，即得所述醛基化透明质酸；所述透明质酸和高碘酸钠的质量之比为：透明质酸：高碘酸钠＝1：0.2～0.8。优选地，所述氨基化透明质酸的制备方法包括以下步骤：(a)、在透明质酸的水溶液中加入己二酰肼搅拌均匀，<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水凝胶，其特征在于，包含季铵盐壳聚糖、醛基化透明质酸和氨基化透明质酸。/n

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶，其特征在于，包含季铵盐壳聚糖、醛基化透明质酸和氨基化透明质酸。


2.如权利要求1所述水凝胶，其特征在于，所述季铵盐壳聚糖为O-季铵盐壳聚糖和/或N-季铵盐壳聚糖；
所述O-季铵盐壳聚糖的结构式如式(Ⅰ)所示：



所述O-季铵盐壳聚糖的取代度为60～65％；
所述N-季铵盐壳聚糖的结构式如式(Ⅱ)所示：



所述N-季铵盐壳聚糖的壳聚糖季铵化程度为96～99％。


3.如权利要求1所述水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包含以下重量份的组分：季铵盐壳聚糖1.5～6份、醛基化透明质酸2～6份和氨基化透明质酸1～4份。


4.如权利要求2所述水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包含以下重量份的组分：O-季铵盐壳聚糖4～6份、醛基化透明质酸2～6份和氨基化透明质酸1～4份；或所述水凝胶包含以下重量份的组分：N-季铵盐壳聚糖1.5～3份、醛基化透明质酸2～6份和氨基化透明质酸1～4份；优选地，所述水凝胶包含以下重量份的组分：O-季铵盐壳聚糖5份、醛基化透明质酸4份和氨基化透明质酸2.5份；或所述水凝胶包含以下重量份的组分：N-季铵盐壳聚糖2.5份、醛基化透明质酸4份和氨基化透明质酸2.5份。


5.如权利要求2所述水凝胶，其特征在于，所述O-季铵盐壳聚糖为壳聚糖亚胺席夫碱通过2,3-环氧丙基三甲基氯化铵改性后制得；优选地，所述O-季铵盐壳聚糖的制备方法包括以下步骤：在壳聚糖亚胺席夫碱和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵中加入NaOH溶液混合均匀，用乙醇沉淀，用乙醇溶液洗涤，过滤，用无水乙醇为溶剂，萃取，干燥，得所述O-季铵盐壳聚糖；所述壳聚糖亚胺席夫碱和2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量之比为：壳聚糖亚胺席夫碱：2，3-环氧丙基三甲基氯化铵＝1：2～4。


6.如权利要求2所述水凝胶，其特征在于，所述N-季铵盐壳聚糖为壳聚糖通过3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵改性后制得；优选...

【专利技术属性】
技术研发人员：王欣璐，程飚，侯鹏，
申请(专利权)人：广州医科大学附属第一医院广州呼吸中心，
类型：发明
国别省市：广东;44