一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法，方法包括：在催化剂存在下，将羧化聚乙烯醇溶液调节pH值至3～4后和ε‑聚赖氨酸反应，得到氨基修饰的聚乙烯醇溶液；将壳聚糖溶液、醛化葡聚糖溶液和所述氨基修饰的聚乙烯醇溶液共混，得到可注射型复合抗菌水凝胶；氨基修饰的聚乙烯醇、壳聚糖和醛化葡聚糖的质量比为4～1:1:0.05～0.5。该方法采用具有抗菌功能的氨基修饰的聚乙烯醇，与壳聚糖共混后利用二者分子链上的氨基和醛化葡聚糖分子链上的醛基构建动态席夫碱键，使得水凝胶具有可逆交联性，且为本征抗菌型材料。还具有较高抑菌率。本发明专利技术实施例制备的水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最高抑菌率均达到99.99％。

Injectable composite antibacterial hydrogel and preparation method thereof

【技术实现步骤摘要】
一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法
本专利技术属于水凝胶
，尤其涉及一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法。
技术介绍
水凝胶是由天然或合成高分子与一定量水组成的交联体，不仅具有优良的吸水性，还具有一定的弹性和优良的生物相容性，可用于组织工程、药物载体和细胞培养等领域(Y.Hao,J.L.He,X.Maetal,Afullydegradableandphotocrosslinkedpolysaccharide-polyphosphatehydrogelfortissueengineering,CarbohydratePolymers225(2019)115257)。水凝胶作为伤口敷料应具备一定的抗菌性能，因为细菌引起的伤口感染严重时可导致败血症，增加了截肢和死亡的风险(P.G.Bowler,Woundpathophysiology,infectionandtherapeuticoptions,Ann.Med,34(2002),419-427.)。壳聚糖是一种天然的高分子，具有良好的生物相容性、可降解性和抗菌性的特点，常用来构建水凝胶材料。另一种高分子聚乙烯醇也广泛用来构建水凝胶体系，它是水溶性高分子，具有优良的生物相容性，然而纯的聚乙烯醇没有抗菌效果，很多抗菌型聚乙烯醇基水凝胶材料是通过共混金属纳米粒子或者氧化物制备。例如，M-Khorasani等人(M.T-Khorasani,A.Joorabloo,A.Moghaddam,etal，IncorporationofZnOnanoparticlesintoheparinisedpolyvinylalcohol/chitosanhydrogelsforwounddressingapplication,InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,114(2018),1203-1215.)利用肝素化的聚乙烯醇和壳聚糖共混并掺杂氧化锌纳米粒子，通过冻融循环制备了水凝胶医用敷料，该水凝胶材料具有良好的生物相容性和机械力学性能，同时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到70％以上。Kou等人(S.Bhowmick,V.Koul,AssessmentofPVA/silvernanocompositehydrogelpatchasantimicrobialdressingscaffold:Synthesis,Characterizationandbiogogicalevaluation,MaterialsScienceandEngineeringC,59(2016)109-119.)通过冻融循环制备了一种基于银纳米粒子作为抗菌剂的聚乙烯醇基水凝胶材料，该材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的作用效果可以持续96h以上，有望作为抗菌敷料应用。Yang等人(W.Yang,E.Fortunati,F.Bertoglio,etal，Polyvinylalcohol/chitosanhydrogelswithenhancedantioxidantandantibacterialpropertiesinducedbyligninnanoparticles,CarbohydratePolymers,181(2018)275-284.)利用聚乙烯醇和壳聚糖共混，并掺杂木质素纳米粒子，通过冻融循环，制备的水凝胶材料可减少95％的大肠杆菌和85％的金黄色葡萄球菌，在药物传递、食品包装和伤口敷料等领域有潜在应用。Chaturvedi等人(A.Chaturvedi,A.K.Bajpal,J.Bajpai,etal,EvaluationofPoly(vinylalcohol)basedcryogel-zincoxidenanocompositesforpossibleapplicationsaswounddressingmaterials,MaterialsScienceandEngineeringC,65(2016)408-418.)利用冻融循环的方法，通过掺杂纳米氧化锌粒子制备复合聚乙烯醇水凝胶材料，抗菌测试显示材料对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都具有良好的抗菌活性。可注射型水凝胶是一类可以通过注射器以液体状态注射并在生物体内外形成固体的水凝胶，因其具有原位包覆药物、可填充不规则形状伤口、良好的粘附性等特点，近年来受到广泛关注，同时具有自修复能力的可注射水凝胶也能延长材料的使用寿命并对伤口提供更好的保护。例如，Chen等人(H.Chen,J.Cheng,L.Ran,etal,Aninjectableself-healinghydrogelwithadhesiveandantibacterialpropertieseffectivelypromoteswoundhealing,CarbohydratePolymers,201(2018)522-531.)通过构建壳聚糖和氧化魔芋糖苷之间形成席夫碱键，制备了一种可注射型水凝胶材料，该水凝胶可以杀灭98％的大肠杆菌和96％的金黄色葡萄球菌，并且动物实验表明该材料具有良好的促进伤口愈合作用。Dong等人(R.Dong,X.Zhao,B.Guo,etal,Self-healingConductiveinjectableHydrogelswithAntibacterialActivityascellDeliveryCarrierforCardiacCellTherapy,ACSAppl.Mater.Interfaces2016,8,17138-17150.)发展了一种基于壳聚糖接枝苯胺四聚物的可注射型水凝胶，同时具有自修复和导电的特性，可用于细胞传递的载体并用于心脏细胞的治疗。Qu等人(J.Qu,X.Zhao,Y.Liang,etal.Degradableconductiveinjectablehydrogelsasnovelantibacterial,antioxidantwounddressingsforwoundhealing,ChemicalEngineeringJournal362(2019)548-560.)设计制备了基于氧化透明质酸接枝苯胺四聚体的可注射型水凝胶，该水凝胶具有生物可降解、导电和抗氧化的特性，同时水凝胶负载了阿莫西林使其具有优异的抗菌性能，伤口愈合实验证明制备的水凝胶具有良好的促进上皮组织愈合的效果。上述利用聚乙烯醇制备的水凝胶，大多是通过化学交联剂或者物理手段实现分子链间的交联，这种交联方式是不可逆的，同时以聚乙烯醇为原料制备的水凝胶材料大多采用共混掺杂具有抗菌功能的物质从而赋予材料抗菌特性，这种方法制备的材料属于释放型抗菌材料，一般具有抗菌剂易泄漏、抗菌效果不稳定以及抗菌有效期短等缺点。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法，该水凝胶具有可逆交联性，且为本征抗菌型材料。本专利技术提供了一种可注射型复合抗菌水凝胶的制备方法，包括以下步骤：在催化剂存在下，将羧化聚乙烯醇溶液调节pH值至3～4后和ε-聚赖氨酸反应，得到氨本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可注射型复合抗菌水凝胶的制备方法，包括以下步骤：/n在催化剂存在下，将羧化聚乙烯醇溶液pH值调节至3～4后和ε-聚赖氨酸反应，得到氨基修饰的聚乙烯醇溶液；/n将壳聚糖溶液、醛化葡聚糖溶液和所述氨基修饰的聚乙烯醇溶液共混，得到可注射型复合抗菌水凝胶；/n氨基修饰的聚乙烯醇、壳聚糖和醛化葡聚糖的质量比为4～1:1:0.05～0.5。/n

【技术特征摘要】
1.一种可注射型复合抗菌水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
在催化剂存在下，将羧化聚乙烯醇溶液pH值调节至3～4后和ε-聚赖氨酸反应，得到氨基修饰的聚乙烯醇溶液；
将壳聚糖溶液、醛化葡聚糖溶液和所述氨基修饰的聚乙烯醇溶液共混，得到可注射型复合抗菌水凝胶；
氨基修饰的聚乙烯醇、壳聚糖和醛化葡聚糖的质量比为4～1:1:0.05～0.5。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，羧化聚乙烯醇按照以下方法制得：
在偶氮二异丁腈下，将醋酸乙烯酯溶解后和丙烯酸反应，得到的产物于去离子水中沉淀，干燥，再次溶解后和氢氧化钠溶液醇解反应，得到的胶状产物溶解于水中，过滤，再沉淀于甲醇中，干燥，得到羧化聚乙烯醇。


3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨旭，姬相玲，许玖多，王宝龙，沙迪，石凯，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，
类型：发明
国别省市：吉林;22