一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶及其制备方法和应用技术

一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶及其制备方法和应用，属于水凝胶领域，可解决纳米银和水凝胶有机结合的方法存在银纳米粒子在基体材料中聚集团聚以及“暴释”以及制备工艺复杂、周期长，抗菌时效性差，难大规模应用的问题，制备方法包括：将水溶性单体与引发剂混合，引发聚合得到预聚液；将凹凸棒超声分散于去含硅氧烷前驱体水溶液中，加入酸催化剂，过滤，洗涤除去多余的硅氧烷前驱体；将滤出的沉淀超声分散于含有银源的去离子水溶中，吸附饱和后，过滤，洗涤得到负载银离子的凹凸棒材料；将其加入到预聚液中，超声分散均匀后，光照获得可注射型抗菌复合水凝胶。本发明专利技术的可注射型抗菌复合水凝胶具有可涂抹和可注射等性能。性能。性能。

【技术实现步骤摘要】
一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于水凝胶
，具体涉及一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]银纳米粒子（AgNPs）具有较高的比表面积，对酵母、需氧菌、真菌和病毒都具有极高的广谱杀灭效果，与其他的普通的抗菌剂相比，到目前为止还没有任何报道有任何细菌对其有耐药性，因此银纳米粒子作为有效的抗菌剂备受关注。银纳米粒子的传统合成方法是化学还原法，往往需要加入大量的还原剂和稳定剂等有毒化学试剂，这类化学试剂对细胞毒性较大，生物相容性相对较差。另外，银纳米粒子在高浓度时，易团聚、分散不均匀现象会严重影响纳米银的抗菌性能。
[0003]水凝胶是一种水溶胀的，三维立体的高分子网络。水溶性高分子通过物理或化学交联的方式形成网络结构，并携带大量水分，即为水凝胶。水凝胶与动物软组织有相似性，其极高的含水量、可控的多孔结构和机械强度，允许气体交换，对微生物具有一定屏障作用，因此促进伤口快速愈合，可轻松去除无创伤。但是传统的水凝胶性脆、易被机械破坏失效，另一方面，抗菌性差，湿润的环境往往会导致伤口处细菌快速繁殖，进而导致创口处发炎等症状；将抗菌性能优异的纳米银和水凝胶有机结合起来形成的纳米复合水凝胶既保持了水凝胶材料的亲水性和柔软型，同时又赋予水凝胶优异的抗菌性能，为发展水凝胶湿敷料提供了新思路。目前最普遍的制备方法是将制备好的水凝胶浸泡到含银离子水溶液中，吸附饱和后，再加入还原剂、稳定剂等化学试剂将银离子还原为纳米银；这种方式制备的纳米银复合水凝胶材料通常会存在AgNPs在基体材料中聚集团聚以及“暴释”等问题，另外还要除去水凝胶体系内有害化学试剂；因此制备工艺复杂、周期长，抗菌时效性差，难以大规模应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术针对纳米银和水凝胶有机结合的方法存在银纳米粒子在基体材料中聚集团聚以及“暴释”以及制备工艺复杂、周期长，抗菌时效性差，难以大规模应用的问题，提供一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶及其制备方法和应用。
[0005]本专利技术采用如下技术方案：一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶，包括5-20wt%的基体材料和80-95wt%的去离子水，所述基体材料包括1-10wt%的负载有纳米银的凹凸棒材料和90-99wt%的亲水性聚合物。
[0006]一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶的制备方法，包括如下步骤：第一步，将水溶性单体与引发剂混合，搅拌条件下，引发聚合，得到预聚液；第二步，将凹凸棒超声分散于含硅氧烷前驱体水溶液中，搅拌条件下，加入酸催化剂，
反应结束后，过滤、洗涤除去多余的硅氧烷前驱体，得到改性凹凸棒，将过滤出的改性凹凸棒超声分散于含有银源的去离子水溶液中，吸附饱和后，过滤，洗涤，得到负载有银离子的凹凸棒材料；第三步，将负载有银离子的凹凸棒加入到预聚液中，超声分散均匀后，光照获得可注射型抗菌复合水凝胶。
[0007]第一步中所述水溶性单体包括含有氮原子的水溶性单体中的一种或两种以上。
[0008]优选的，第一步中所述水溶性单体包括N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺、N-乙烯基环己酰胺、N-丙烯酰-N-烷基哌嗪、二乙基丙烯酰胺、丙烯酸异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙基丙烯酰胺、乙烯基甲基恶唑烷酮和N-乙烯基己内酰胺中的一种或两种以上。
[0009]第一步中所述引发剂包括二苯甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾中的任意一种。
[0010]第一步中所述水溶性单体与引发剂的质量比为（0.1-1）：100。
[0011]第二步中所述凹凸棒的粒径为100-325目，凹凸棒的浓度为0.1-10wt%。
[0012]第二步中所述硅氧烷前驱体包括含巯基和/或游离氨基的硅氧烷前驱体中的一种或两种以上，硅氧烷前驱体的浓度为1-10wt%。
[0013]所述含巯基的硅氧烷前驱体包括丙基三甲氧基硅烷、巯基丙基三乙氧基硅烷、双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-四硫化物或双-[3-(三乙氧基硅)丙基]-二硫化物。
[0014]所述含游离氨基的硅氧烷前驱体包括γ-氨丙基三乙氧基硅烷、γ-氨丙基三乙氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三甲氧基硅烷、N-(β-氨乙基)-γ-氨丙基三乙氧基硅烷、3-脲基丙基三甲氧基硅烷、3-脲基丙基三乙氧基硅烷、4-氨基-3,3-二甲基丁基三甲氧基硅烷或二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷。
[0015]所述酸催化剂包括HCOOH、C2H5COOH、HCl、H2SO4、HNO3、H3PO、和HBr中的任意一种或两种以上。
[0016]所述酸催化剂与硅氧烷前驱体的质量比为10-6
～0.1：1。
[0017]所述银源包括硝酸银、三氟甲基磺酸银和三氟甲基醋酸银中的任意一种或两种以上。
[0018]所述银源与改性凹凸棒的质量比为（0.1-1）：1。
[0019]所述光照包括紫外光照或可见光光照中的一种。
[0020]一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶具有可注射和可涂抹性能，应用于抗菌剂和伤口敷料。
[0021]本专利技术的设计思想：凹凸棒是一种具有棒状晶体结构的含水富镁的铝硅酸盐矿物，棒晶长约1~5um，直径为20-70纳米，是一种天然的一维纳米材料。凹凸棒表面因含有大量羟基而显负电型，非常有利于修饰和负载金属纳米材料。因此首先通过在凹凸棒上面修饰巯基官能团，其表面大量的羟基和巯基官能团可以大幅增加载银量；然后将其分散到支链含有氮原子的亲水性聚合物中，紫外光照后形成纳米银，负载纳米银的凹凸棒材料作为多位点交联剂，表面的纳米银与亲水性聚合物中的氮原子通过动态配位作用形成稳定水凝胶材料。负载纳米银凹凸棒的引入，一方面可提高水凝胶材料的机械力学性能，另一方面凹凸棒表面大量的官能团（如羟基、巯基等）和亲水性聚合物表面的含氮官能团二者协同作用，可以有效地分散和稳定纳米银，避免纳米银团聚失活和“暴释”，充分提高和延长了水凝
胶材料的抗菌性，该类可注射型抗菌复合水凝胶在伤口愈合等领域具有广阔的应用前景。
[0022]本专利技术的有益效果如下：1. 凹凸棒作为一种天然的一维纳米材料，将其引入到水凝胶体系中可以有效提高水凝胶的机械力学性能（如韧性等）。
[0023]2. 凹凸棒表面大量的羟基、巯基等官能团和亲水性聚合物表面的含氮官能团二者协同作用，可以有效地提高纳米银的负载量，同时高效分散和稳定纳米银，避免纳米银团聚失活和“暴释”，充分提高和延长了水凝胶材料的抗菌性能。
[0024]3. 纳米银的制备采用光照还原法，避免使用大量有毒的还原剂和分散剂，反应条件温和，绿色环保。
[0025]4. 提供的载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶制备工艺简单，周期短、不需要苛刻的反应条件，利于规模化生产。
附图说明
[0026]图1是本专利技术实施例1中水凝胶样品的照片。
[0027]图2是本专利技术实施例1中银纳米粒子的TEM本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶，其特征在于：包括5-20wt%的基体材料和80-95wt%的去离子水，所述基体材料包括1-10wt%的负载有纳米银的凹凸棒材料和90-99wt%的亲水性聚合物。2.一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：第一步，将水溶性单体与引发剂混合，搅拌条件下，引发聚合，得到预聚液；第二步，将凹凸棒超声分散于含硅氧烷前驱体水溶液中，搅拌条件下，加入酸催化剂，反应结束后，过滤、洗涤除去多余的硅氧烷前驱体，得到改性凹凸棒，将过滤出的改性凹凸棒超声分散于含有银源的去离子水溶液中，吸附饱和后，过滤，洗涤，得到负载有银离子的凹凸棒材料；第三步，将负载有银离子的凹凸棒加入到预聚液中，超声分散均匀后，光照获得可注射型抗菌复合水凝胶。3.根据权利要求2所述的一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第一步中所述水溶性单体包括含有氮原子的水溶性单体中的一种或两种以上。4.根据权利要求3所述的一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第一步中所述水溶性单体包括N-异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N-[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺、N-乙烯基环己酰胺、N-丙烯酰-N-烷基哌嗪、二乙基丙烯酰胺、丙烯酸异丙基丙烯酰胺、N-羟甲基丙基丙烯酰胺、乙烯基甲基恶唑烷酮和N-乙烯基己内酰胺中的一种或两种以上。5.根据权利要求2所述的一种载银凹凸棒交联的可注射型抗菌复合水凝胶的制备方法，其特征在于：第一步中所述引发剂包括二苯甲酮、过硫酸铵和过硫酸钾中的任意一种；水溶性单体与引发剂的质量比为（0.1-1）：100。6.根据权利要求2所述的一种载银凹凸棒交...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志雄，冯锋，秦君，郝晓宇，张东旭，
申请(专利权)人：山西大同大学，
类型：发明
国别省市：