透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶及其制备方法和应用技术

技术编号:26997624 阅读:45 留言:0更新日期:2021-01-08 16:01
本发明专利技术公开一种透明质酸/ε‑聚赖氨酸抗菌水凝胶及其制备方法和应用,制备方法包括先用三羟甲基氨基甲烷修饰透明质酸后,引入甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰三羟甲基氨基甲烷改性过的透明质酸并与光引发剂溶液混合,经紫外光照射后浸泡在没食子酸修饰ε‑聚赖氨酸/Fe

【技术实现步骤摘要】
透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌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领域,具体涉及一种高韧性光交联的透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶支架及其制备方法和在组织工程中的应用。
技术介绍
水凝胶是一种高含水的三维网状结构的高聚物,可以通过改变高聚物材料的交联密度来调控三维网状结构中孔径的大小,做到程序化控制凝胶材料的含水量,使其在水中维持溶胀但不溶解的状态。由于这种三维网状结构可以很好的模拟细胞外基质,对软体组织进行有针对性地修复与重建,这为组织工程领域提供了新的思路。此外,由于拥有仿似细胞外基质的水凝胶可以维持正常细胞的增殖和分化,并拥有高度匹配缺损部位的能力,其被视为一种比较理想的软组织替代材料,广泛地应用于组织工程领域,如:药物载体、创面修复和组织工程支架等。透明质酸(HA)是一种天然高分子黏性多糖,由D-葡萄糖醛酸和D-N-乙酰氨基葡萄糖重复单元聚合而成,其分子主链含有大量羧基和羟基等化学可修饰基团,分子量5kDa~20000kDa不等,因具有高含水量以及组织相容性,其被广泛用于组织工程领域的研究。另一种天然高聚物材料ε-聚赖氨酸(ε-PL)是一种水溶性多肽,由于其特有的氨基阳离子,是一种天然防腐剂,具有抗菌谱广、可生物降解等优点,可通过生物发酵法获得,在生物医学领域被视为一种潜力较大的生物材料。目前,水凝胶支架的制备方法主要以化学交联、物理交联、光引发聚合以及酶促交联等交联方式为主。但现有方法在制备过程中常出现批次不稳定,抗菌性能研究较少,且机械性能差等问题。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的缺陷问题,本专利技术提供一种高韧性光交联的透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术通过光引发自由基聚合、分子间静电吸引、分子间氢键以及Fe3+的配位化学,将天然高分子透明质酸/ε-聚赖氨酸交联,固化形成水凝胶,该水凝胶合成工艺简单、机械强度优异、生物相容性良好以及广谱抗菌等,可以广泛的应用组织工程材料等领域。为实现上述目的,本专利技术采用如下的技术方案:一种透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶的制备方法,包括如下步骤:(1)向透明质酸的水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)后活化;之后加入三羟甲基氨基甲烷(Tris),反应得到三羟甲基氨基甲烷修饰的透明质酸聚合物,记为HAT;(2)向HAT的丙酮-水溶液中加入三乙胺进行反应;之后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应,得到甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的改性透明质酸聚合物,记为HAT-GMA;(3)将HAT-GMA加入到含有光引发剂的溶液中,得到原液A;将所述原液A于紫外光下照射,得到光交联的透明质酸水凝胶;(4)向含有没食子酸的乙醇-水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)后活化;之后加入ε-聚赖氨酸(ε-PL)反应,得到没食子酸修饰ε-聚赖氨酸的聚合物,记为ε-PL-PA;(5)将ε-PL-PA加入到含有Fe3+和ε-聚赖氨酸的溶液中,得到原液B;将所述光交联的透明质酸水凝胶浸泡于原液B中后,水洗即得所述透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶。优选的,步骤(1)所述的反应的时间为12~48h。优选的,步骤(1)所述透明质酸的分子量为100万~400万道尔顿。优选的,步骤(1)所述透明质酸的水溶液的浓度为1~10g/L。优选的,步骤(1)所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为2:1~1:3;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与透明质酸中羧基的摩尔比为3:1~1:3;透明质酸的羧基和三羟甲基氨基甲烷的摩尔比为1:1~1:10。优选的,步骤(1)所述的透明质酸的水溶液的pH为4.5~5.5。优选的,步骤(1)所述的活化的时间为15~60min。优选的,步骤(1)所述的活化的温度为0~30℃。优选的,步骤(1)还包括反应后透析并冷冻干燥的步骤。优选的,所述的透析的时间为1~7天。优选的,步骤(2)中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯后的反应的时间为12~48h。优选的,步骤(2)所述的丙酮-水溶液中丙酮与水的体积比是1:1。优选的,步骤(2)所述含有HAT和三乙胺的丙酮-水溶液中HAT的浓度为1~10g/L。优选的,步骤(2)所述三乙胺与HAT中羟基的摩尔比为2:1~1:2;HAT中羟基与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为2:1~1:5。优选的,步骤(2)中HAT与三乙胺的反应的时间为60~180min。优选的,步骤(2)中HAT与三乙胺的反应的温度为30~40℃。优选的,步骤(2)还包括反应后将反应液经丙酮沉淀、浓缩、透析并冻干的步骤。优选的,所述的丙酮沉淀,所需丙酮的体积为反应液的10-20倍。优选的,透析的时间为1~7天。优选的,步骤(3)所述的光引发剂为I2959。优选的,步骤(3)所述的含有光引发剂的溶液为水溶液,光引发剂的质量分数为0.5%。优选的,步骤(3)中,所述原液A中,HAT-GMA的质量浓度为3%~5%。优选的,步骤(3)所述的照射的时间为60s~300s。在紫外光照射的条件下混合制备原液,最短可在60s内快速固化成胶。优选的,步骤(4)所述的反应的时间为18~48h。优选的,步骤(4)所述的乙醇-水体溶液中乙醇与水的体积比是5:1~1:2。优选的,步骤(4)所述ε-聚赖氨酸是溶解于水中的,浓度为5~15g/L。优选的,步骤(4)所述ε-聚赖氨酸的分子量为1000~4000道尔顿。优选的,步骤(4)所述1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为2:1~1:3;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与没食子酸中羧基的摩尔比为1:1~1:5;没食子酸和ε-聚赖氨酸氨基的摩尔比为5:1~1:3。优选的,步骤(4)所述的含有没食子酸的乙醇-水溶液的pH为4.5~5.5。优选的,步骤(4)所述的活化的时间为15~60min。优选的,步骤(4)所述的活化的温度为0~30℃。优选的,步骤(4)还包括反应后透析并冷冻干燥的步骤。优选的,透析的时间为1~7天。优选的,步骤(5)所述的含有Fe3+和ε-聚赖氨酸的溶液为含有FeCl3的ε-聚赖氨酸的水溶液,Fe3+的浓度为1~10g/L,ε-聚赖氨酸的质量分数为5%~15%。优选的,步骤(5)所述的浸泡的时间为6~12h。优选的,步骤(5)所述的水洗的时间为3~12h。本专利技术还提供由上述方法制得的透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶。本专利技术还提供由上述方法制得的透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶在生物医用材料领域中的应用。所述应用包括:制备医用敷料、软骨组织工程材料或细胞支架。...

【技术保护点】
1.一种透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:/n(1)向透明质酸的水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺后活化;之后加入三羟甲基氨基甲烷,反应得到三羟甲基氨基甲烷修饰的透明质酸聚合物,记为HAT;优选的,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为2:1~1:3;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与透明质酸中羧基的摩尔比为3:1~1:3;透明质酸的羧基和三羟甲基氨基甲烷的摩尔比为1:1-1:10;/n(2)向HAT的丙酮-水溶液中加入三乙胺进行反应;之后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯反应,得到甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的改性透明质酸聚合物,记为HAT-GMA;/n(3)将HAT-GMA加入到含有光引发剂的溶液中,得到原液A;将所述原液A于紫外光下照射,得到光交联的透明质酸水凝胶;/n(4)向含有没食子酸的乙醇-水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺后活化;之后加入ε-聚赖氨酸反应,得到没食子酸修饰ε-聚赖氨酸的聚合物,记为ε-PL-PA;/n(5)将ε-PL-PA加入到含有Fe...

【技术特征摘要】
20200615 CN 20201054185461.一种透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
(1)向透明质酸的水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺后活化;之后加入三羟甲基氨基甲烷,反应得到三羟甲基氨基甲烷修饰的透明质酸聚合物,记为HAT;优选的,1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为2:1~1:3;1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与透明质酸中羧基的摩尔比为3:1~1:3;透明质酸的羧基和三羟甲基氨基甲烷的摩尔比为1:1-1:10;
(2)向HAT的丙酮-水溶液中加入三乙胺进行反应;之后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯反应,得到甲基丙烯酸缩水甘油酯修饰的改性透明质酸聚合物,记为HAT-GMA;
(3)将HAT-GMA加入到含有光引发剂的溶液中,得到原液A;将所述原液A于紫外光下照射,得到光交联的透明质酸水凝胶;
(4)向含有没食子酸的乙醇-水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺后活化;之后加入ε-聚赖氨酸反应,得到没食子酸修饰ε-聚赖氨酸的聚合物,记为ε-PL-PA;
(5)将ε-PL-PA加入到含有Fe3+和ε-聚赖氨酸的溶液中,得到原液B;将所述光交联的透明质酸水凝胶浸泡于原液B中后,水洗即得所述透明质酸/ε-聚赖氨酸抗菌水凝胶。


2.根据权利要1所述的制备方法,其特征在于,步...

【专利技术属性】
技术研发人员:迟波王鹏辉刘帅
申请(专利权)人:南京工业大学
类型:发明
国别省市:江苏;32

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1