抗菌水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用，属于医用生物材料技术领域。本发明专利技术采用交联剂化学交联透明质酸得到水凝胶，然后历经冻干后，通过碾磨和过不同直径的筛网等工艺首次得到粒径较均一的水凝胶粉末。然后，将透明质酸水凝胶粉末溶解在PBS中得到透明质酸微球，与聚赖氨酸溶液按比例混合后，即得。本发明专利技术的抗菌水凝胶制备方便快捷，能有效的预防起搏器植入囊袋感染，且无需昂贵的试剂，其使用过程方便。

【技术实现步骤摘要】
抗菌水凝胶及其制备方法和应用
本专利技术属于医用生物材料
，具体涉及一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
随着老龄化社会的到来，心脏植入装置(cardiacimplantableelectronicdevice,CIED)植入率逐年增加，每年至少有170万患者接受心脏植入手术，极大地提高了患者的生活质量。但是，近十年来CIED的感染率不断上升，一个重要的原因是约70％CIED感染的患者年龄大于65岁，并伴有慢性肾脏疾病，糖尿病和代谢综合征等基础疾病，另一个重要因素是心脏再同步治疗起搏器、心脏再同步治疗除颤器以及植入式心电事件监测器等植入的比例逐年增加。CIED主要表现为囊袋感染，虽然发生CIED囊袋感染的发生率1-3%，但是感染后拔除手术治疗成本极高，并且可引发感染性心内膜炎，心力衰竭等并发症，严重危及患者生命。因此，研发能够预防CIED囊袋感染的医用生物材料具有重要的临床意义。现有CIED囊袋感染预防手段：1）围术期抗生素使用术前规范使用抗生素确实可降低CIED感染风险。在一项首次或者是二次接受CIED手术的前瞻性队列研究中，围手术期规范使用抗生素与CIED感染的风险呈明显负相关。在另一个双盲随机对照临床试验中，对1,000名接受起搏器或是ICD初始植入患者进行了研究，结果同样显示CIED感染明显减少。欧洲调查结果显示95.6％的医疗中心使用了抗生素用于预防CIED感染，其中71.1％的患者以静脉注射头孢唑啉作为术前抗生素治疗，15.6％的中心使用了静脉奥沙西林，8.9％的医院使用了万古霉素，4.4％的患者未给予任何抗生素。但是抗生素的耐药性问题，已越来越成为困扰世界各国的一个难题。WHO称，到2050年由于细菌对抗生素产生耐药性，每年会导致1000万人丧生，相当于每3秒钟就有1人失去生命，危害将超过癌症。同时最令人担心的是，这种危害性正逐年攀升。因此CIED植入过程避免静脉大量使用抗生素的使用很有必要。2）AigisRx抗菌网AigisRx抗菌网是为了预防CIED感染而设计的一种医用材料，是用聚丙烯高分子材料编织成网格片然后浸渍利福平和米诺环素两种抗生素。在囊袋缝合前植入CIED和抗菌网，抗菌网可以控制释放米诺环素和利福平两种广谱抗生素，这两种抗生素可覆盖绝大部分导致囊袋感染的细菌。抗菌网中的抗生素控制释放的时间约7-10d，并且可在手术切口部位保持较高的抗生素浓度，与口服抗生素相比大大地提高了抗生素的生物利用度，从而达到预防CIED囊袋感染的作用。相关研究数据显示AigisRx抗菌网可以显著降低CIED感染的发生率，因此AigisRx抗菌网被指南推荐用于预防CIED的感染。2008年美国FDA批准了AigisRx抗菌网在临床的使用，从那时起美国已经进行超过25,000次的植入。2013年加拿大也被批准使用批准使用。遗憾的是，AigisＲx抗菌网至今仍未被批准临床使用。不仅如此，AigisＲx抗菌网都是通过缓释抗生素达到预防CIED囊袋感染，这样可能导致抗生素耐药性的产生。近年来，人体防御抗菌多肽和蛋白质（AMPs）其优异的广谱抗菌性、效果快、较低的生物毒性以及不易诱导细菌产生耐药性，有望成为“新一代抗生素”，从而备受关注。ε-聚赖氨酸（PLL）是含有25-30个人体必需氨基酸L-赖氨酸残基的同型单体聚合物，可通过白色链霉菌发酵大规模生产，因具有广谱杀菌性、耐热性、pH使用范围广、低毒安全性能高、水溶性好等特点，距今已经批准使用于食品防腐剂近二十年，并且已被FDA批准使用。大量的研究证明PLL对革兰氏阳性和阴性菌，例如金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、枯草杆菌、乳酸菌等，都具有很强的抑菌杀菌效果。因此本专利技术首次构建基于透明质酸水凝胶缓释ε-聚赖氨酸用于预防起搏器植入囊袋感染。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有技术的不足，而提供一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用，该材料在植入起搏器手术过程时可以注射，易于使用，操作简便，还具有优异的生物安全性和完全可生物降解性，不会成为炎症、生物膜形成或干扰后续手术的来源，此外原材料容易获得且成本低。本专利技术采用如下技术方案：本专利技术提供一种抗菌水凝胶的制备方法，步骤如下：步骤一：搅拌条件下，将透明质酸粉末缓慢加入NaOH溶液中，然后分别加入不同体积的BDDE，室温搅拌至混合均匀后，加热搅拌使其完全交联，得到不同交联度的交联透明质酸钠；将得到的交联透明质酸钠经透析除去NaOH和BDDE，再通过乙醇重沉除去残余的BDDE，后经冻干、研磨、过筛，得到不同交联度的透明质酸水凝胶粉末；步骤二：将所得透明质酸水凝胶粉末和聚赖氨酸粉末分别溶解在PBS中，分别得到HAG水凝胶和PLL溶液，将HAG水凝胶和PLL溶液按一定比例进行物理混合并调节pH为8，即得到用于起搏器植入囊袋感染的可注射抗菌水凝胶新材料。其中一实施例中，步骤一所述透明质酸粉末的分子量为1.48×103KDa。其中一实施例中，步骤一所述NaOH溶液的的摩尔浓度为1mol/L，加入的透明质酸粉末与NaOH溶液的质量比为2.5:1，加入的透明质酸粉末与BDDE的质量比为10:（0.1-0.33）。其中一实施例中，步骤一所述透析为用去离子水透析3天，每天换三次去离子水。其中一实施例中，步骤一所述透明质酸水凝胶粉末的粒径为0-74μm。其中一实施例中，步骤二中每1mLPBS中溶解0.06g透明质酸水凝胶粉末，每1mLPBS中溶解0.1g聚赖氨酸粉末；步骤二所述HAG水凝胶和PLL溶液按1：1的体积比进行物理混合。本专利技术还提供一种由上述抗菌水凝胶的制备方法制得的抗菌水凝胶。本专利技术还提供一种上述抗菌水凝胶在预防起搏器植入囊袋感染材料中的应用。本专利技术与现有技术相比，其有益效果为：因体内透明质酸酶的存在，未化学交联的透明质酸会在数小时内被降解。因此采用交联剂化学交联透明质酸得到水凝胶，然后历经冻干后，通过碾磨和过不同直径的筛网等工艺首次得到粒径较均一的水凝胶粉末。然后，将透明质酸水凝胶粉末溶解在PBS中得到透明质酸微球，因透明质酸上带有负电荷的羧基，与聚赖氨酸带正电荷的氨基发生静电作用，最后得到可注射和抗菌水凝胶。本专利技术材料的制备过程方便快捷，能有效的预防起搏器植入囊袋感染，且无需昂贵的试剂，其使用过程方便，很好的降低细菌耐药性的发生，并且具有优异的生物安全性和可降解性。本专利技术对于起搏器植入囊袋感染预防的临床应用及其重要。附图说明图1为本专利技术的抗菌水凝胶合成图；图2为本专利技术的核磁氢谱计算HAG标记率图；图3为本专利技术的HAG体内降解时间图；图4a为本专利技术为HAG-PLL水凝胶在含有不同PLL固含时的流变性能；图4b为水凝胶能通过26G注射器使用的示意图；图4c为水凝胶从0.1%-1000%的应变率幅度扫描后弹性模量的变化图；图4d为水凝胶的触变性示意图；图5a为本专利技术HAG的扫描电镜图；图5b为本专利技术HA本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：/n步骤一：搅拌条件下，将透明质酸粉末缓慢加入NaOH溶液中，然后分别加入不同体积的BDDE，室温搅拌至混合均匀后，加热搅拌使其完全交联，得到不同交联度的交联透明质酸钠；将得到的交联透明质酸钠经透析除去NaOH和BDDE，再通过乙醇重沉除去残余的BDDE，后经冻干、研磨、过筛，得到不同交联度的透明质酸水凝胶粉末；/n步骤二：将所得透明质酸水凝胶粉末和聚赖氨酸粉末分别溶解在PBS中，分别得到HAG水凝胶和PLL溶液，将HAG水凝胶和PLL溶液按一定比例进行物理混合并调节pH为8，即得到用于起搏器植入囊袋感染的可注射抗菌水凝胶新材料。/n

【技术特征摘要】
1.抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤如下：
步骤一：搅拌条件下，将透明质酸粉末缓慢加入NaOH溶液中，然后分别加入不同体积的BDDE，室温搅拌至混合均匀后，加热搅拌使其完全交联，得到不同交联度的交联透明质酸钠；将得到的交联透明质酸钠经透析除去NaOH和BDDE，再通过乙醇重沉除去残余的BDDE，后经冻干、研磨、过筛，得到不同交联度的透明质酸水凝胶粉末；
步骤二：将所得透明质酸水凝胶粉末和聚赖氨酸粉末分别溶解在PBS中，分别得到HAG水凝胶和PLL溶液，将HAG水凝胶和PLL溶液按一定比例进行物理混合并调节pH为8，即得到用于起搏器植入囊袋感染的可注射抗菌水凝胶新材料。


2.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤一所述透明质酸粉末的分子量为1.48×103Kda。


3.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶的制备方法，其×特征在于，步骤一所述NaOH溶液的的摩...

【专利技术属性】
技术研发人员：程晓曙，鲍慧慧，董泉彬，钟学鹏，刘亮，
申请(专利权)人：南昌大学第二附属医院，
类型：发明
国别省市：江西;36