一种具有组织光愈合功能的高分子水凝胶及其制备和应用制造技术

本发明专利技术涉及高分子水凝胶技术领域，具体涉及一种组织光愈合高分子水凝胶及其制备方法和应用。本发明专利技术提供一种高分子水凝胶，所述高分子水凝胶的原料包括光还原自降解高分子材料和上转换纳米粒子；所述光还原自降解高分子材料的分子结构的主链含有还原敏感基团，支链含有光敏感基团，并且其分子结构中还含有还原剂残基；所述光还原自降解高分子材料在外部光刺激的作用下由于光敏感基团的脱除从而激活了还原剂残基，还原剂残基进一步与主链上的还原敏感基团发生反应使得所述高分子材料的主链断裂，进而实现了所述高分子材料的还原降解。本发明专利技术所得水凝胶能够在光照刺激下原位将高分子还原降解为生物活性小分子，实现光照凝胶瞬间消融。

【技术实现步骤摘要】
一种具有组织光愈合功能的高分子水凝胶及其制备和应用
本专利技术涉及高分子水凝胶
，具体涉及一种组织光愈合高分子水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
日常生活中人们总会受到各种程度的皮肤组织创伤，进而带来一系列健康隐患，如伤口愈合慢、创面感染等问题，严重时还会导致伤口化脓扩大，降低病人的机体素质，最终导致组织坏死，所以伤口护理及其产品的选择就显得尤为重要。日常生活中，根据创伤大小和严重程度的不同，人们所选择的伤口护理产品也不尽相同，如碘伏、消炎药膏、消炎喷雾、创口贴、医用创伤敷料等……其中一次性医用敷料是用量巨大的伤口护理用品，可用于覆盖不同程度的创口，具有阻隔外界环境、防止创伤感染、减少伤口疼痛以及伤口的止血消炎促修复等功能。1962年,英国皇家医学会Winter博士提出“湿性伤口愈合理论”,即伤口在湿润的环境下比在干燥的环境下愈合得更快,使得人们对伤口愈合过程的认识有了突破性的进展。从只能覆盖伤口而起不到促进愈合作用的传统敷料，到可促进愈合功能多样的新型创伤敷料，如今的创伤敷料相较于以前已经发生了革命性的变化。作为新型创伤敷料的一种，高分子水凝胶类敷料具有极高的含水量和组织相容性，有利于创造湿润环境促进伤口愈合。除此之外，水凝胶类敷料容易更换、吸收渗液能力强、在伤口愈合的过程中不会粘连伤口、还可以负载各种药物进一步促进伤口愈合，是一种理想型的创伤敷料，在生物医用领域得到了广泛的研究和应用。岳婉晴等将高分子纤维束与多肽水凝胶相结合，利用微流控纺织技术制备海藻酸钠纤维束，并将多肽快速自组装包裹在纤维束外，提供一种可包含两种促进伤口愈合药物的纤维束/多肽复合水凝胶体系，实现对抗炎药物的快速释放和促进伤口修复药物的缓慢释放，同时为创口提供合适的湿润度以及透气环境，能够促进慢性创口愈合。KaoruMurakami等开发了一种可为伤口快速愈合持续创造湿润环境的海藻酸、甲壳素/壳聚糖和褐藻多糖复合功能创面敷料，具有易于涂抹和去除、黏附性好等特点。Gong等设计了一种以载药胶束包载姜黄素的温敏性水凝胶可降解释药系统，应用于皮肤创面修复，姜黄素具有较高的疏水性，具有较高的载药量和包封效率，以此为基础设计的温敏性水凝胶可降解释药系统具有良好的组织粘附性，能在较长时间内释放姜黄素。虽然水凝胶型敷料具有较好的性能，但目前的水凝胶创伤敷料降解速度较慢、不易调节降解速率或很难完全降解成小分子，导致其药物释放缓慢和不可控、治愈周期长，并且具有诱发耐药性的风险。此外还存在着药物包载能力低、难以负载疏水性药物、缺乏功能性等问题。如果创伤敷料的治愈效率不能进一步提升，将会增加伤口二次感染、炎症复发及愈后留疤的风险，使患者饱受痛苦。所以新型水凝胶敷料的设计仍是一个巨大的挑战，改善水凝胶敷料的降解和释药性能对防止伤口感染、促进创面愈合、提升患者使用舒适度等具有重要意义。
技术实现思路
针对上述缺陷，本专利技术提供一种组织光愈合高分子水凝胶，所得水凝胶能够在光照刺激下原位将高分子还原降解为生物活性小分子，实现光照凝胶瞬间消融，因此在作为水凝胶敷料使用时，在换料过程中免揭除，避免二次创伤，同时实现光控超快可控释放药物，协同加速伤口愈合。本专利技术的技术方案：本专利技术要解决的第一个技术问题是提供一种高分子水凝胶，所述高分子水凝胶的原料包括光还原自降解高分子材料和上转换纳米粒子，其中，所述光还原自降解高分子材料的分子结构的主链含有还原敏感基团，支链含有光敏感基团，并且其分子结构中还含有还原剂残基；所述光还原自降解高分子材料在外部光刺激的作用下由于光敏感基团的脱除从而激活了还原剂残基，还原剂残基进一步与主链上的还原敏感基团发生反应使得所述高分子材料的主链断裂，进而实现了所述高分子材料的还原降解。进一步，所述光还原自降解高分子材料与上转换纳米粒子的质量比为5：1～1：2。进一步，所述上转换纳米粒子为：(NaErF4@NaGdF4)；((BiaErbYbc)Ta7O19)；(NaYF4:Yb,Er)；(NaYF4:Tm,Yb@NaYF4)；(NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb)；(NaGdF4:Yb,Tm@NaGdF4:Tb@NaYF4)；或(NaYF4:Yb,Tm@NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb,Tm)。进一步，所述高分子水凝胶的原料还包括：亲水组分、生物活性因子、水溶性药物或疏水性药物中的至少一种。进一步，所述亲水组分为聚乙二醇。进一步，所述生物活性因子为壳聚糖、透明质酸、海藻酸盐或明胶。进一步，所述水溶性药物为：阿莫西林、盐酸四环素、盐酸米诺环素、左氧氟沙星、夫西地酸钠、积雪草苷、多粘菌素B、两性霉素B、环丙沙星、莫匹罗星、酚磺乙胺、氨甲环酸、亚胺培南、西司他汀或胰岛素。进一步，所述疏水性药物为：甲硝唑、苯妥英、磺胺嘧啶银、氢化可的松、姜黄素或肉桂醛。进一步，所述光还原自降解高分子材料中光敏感基团选自下述结构式中一种：式中，R1为氢原子或任意取代基，R2和R3为氢原子或烷氧基，R2和R3可以相同，也可以不同；虚线表示和还原剂残基的连接位置。进一步，所述还原剂残基指：还原剂在参与光还原自降解高分子材料分子结构的形成过程中，除参与反应的基团外，还原剂的剩余结构即为还原剂残基。进一步，所述还原剂残基中的还原剂为二硫苏糖醇(DTT)、二硫赤藓醇(DTE)或谷胱甘肽(GSH)。进一步，所述光还原自降解高分子材料中还原敏感基团为二硫基或二硒基。进一步，所述光还原自降解高分子材料采用下述制备方法制得：先将还原剂与含光敏感基团的物质反应得中间体，所得中间体及其衍生物(中间体或中间体衍生物)再与含还原敏感基团的物质反应即得光还原自降解高分子材料。进一步，上述方法中，所述还原剂为二硫苏糖醇(DTT)、二硫赤藓醇(DTE)或谷胱甘肽(GSH)。进一步，上述方法中，所述含光敏感基团的物质选自下述化合物中的一种：式中，R1为氢原子或任意取代基，R2和R3为氢原子或烷氧基，其中R2和R3可以相同，也可以不同；X为卤原子。进一步，上述方法中，所述含还原敏感基团的物质为：含二硫基或二硒基的二元醇、二元胺、二元酸、二异氰酸酯或二酰卤化合物。更进一步，所述含有还原性敏感基团的物质为：二硫二乙醇、二硫二丙醇、二硫二乙酸、二硫二丙酸、胱胺、二硫二丙胺、二硫代二苯胺、胱胺二异氰酸酯、二硫二丙基二异氰酸酯、胱氨酸二甲酯二异氰酸酯、胱氨酸二乙酯二异氰酸酯、高胱氨酸二甲酯二异氰酸酯、高胱氨酸二乙酯二异氰酸酯、胱氨酸二甲酯、胱氨酸二乙酯、高胱氨酸二甲酯、高胱氨酸二乙酯、二叔丁氧羰基胱氨酸、二硫二苯甲酰氯、二硫二乙酰氯、二硒二乙醇、二硒二丙醇、二硒二乙酸、二硒二丙酸、硒代胱胺、二硒二丙胺、二硒代二苯胺、硒代胱胺二异氰酸酯、二硒二丙基二异氰酸酯、硒代胱氨酸二甲酯二异氰酸酯、硒代胱氨酸二乙酯二异氰酸酯、硒代高胱氨酸二甲酯二异氰酸酯、硒代高胱氨酸二乙酯二异氰酸酯、硒代胱氨酸二甲酯、硒代胱氨酸二乙酯、硒代高胱氨酸二甲酯、本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高分子水凝胶，其特征在于，所述高分子水凝胶的原料包括光还原自降解高分子材料和上转换纳米粒子，其中，所述光还原自降解高分子材料的分子结构的主链含有还原敏感基团，支链含有光敏感基团，并且其分子结构中还含有还原剂残基；所述光还原自降解高分子材料在外部光刺激的作用下由于光敏感基团的脱除从而激活了还原剂残基，还原剂残基进一步与主链上的还原敏感基团发生反应使得所述高分子材料的主链断裂，进而实现了所述高分子材料的还原降解。/n

【技术特征摘要】
1.一种高分子水凝胶，其特征在于，所述高分子水凝胶的原料包括光还原自降解高分子材料和上转换纳米粒子，其中，所述光还原自降解高分子材料的分子结构的主链含有还原敏感基团，支链含有光敏感基团，并且其分子结构中还含有还原剂残基；所述光还原自降解高分子材料在外部光刺激的作用下由于光敏感基团的脱除从而激活了还原剂残基，还原剂残基进一步与主链上的还原敏感基团发生反应使得所述高分子材料的主链断裂，进而实现了所述高分子材料的还原降解。


2.根据权利要求1所述的高分子水凝胶，其特征在于，所述光还原自降解高分子材料与上转换纳米粒子的质量比为5：1～1：2。


3.根据权利要求1或2所述的高分子水凝胶，其特征在于，所述上转换纳米粒子为：NaErF4@NaGdF4；(BiaErbYbc)Ta7O19；NaYF4:Yb,Er；NaYF4:Tm,Yb@NaYF4；NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb；NaGdF4:Yb,Tm@NaGdF4:Tb@NaYF4；NaYF4:Yb,Tm@NaYF4:Yb,Er@NaYF4:Yb,Tm。


4.根据权利要求1～3任一项所述的高分子水凝胶，其特征在于，所述高分子水凝胶的原料还包括：亲水组分、生物活性因子、水溶性药物或疏水性药物中的至少一种；
进一步，所述亲水组分为聚乙二醇；
进一步，所述生物活性因子为壳聚糖、透明质酸、海藻酸盐或明胶；
进一步，所述水溶性药物为：阿莫西林、盐酸四环素、盐酸米诺环素、左氧氟沙星、夫西地酸钠、积雪草苷、多粘菌素B、两性霉素B、环丙沙星、莫匹罗星、酚磺乙胺、氨甲环酸、亚胺培南、西司他汀或胰岛素；
进一步，所述疏水性药物为：甲硝唑、苯妥英、磺胺嘧啶银、氢化可的松、姜黄素或肉桂醛。


5.根据权利要求1～4任一项所述的高分子水凝胶，其特征在于，所述光还原自降解高分子材料中光敏感基团选自下述结构式中一种：



式中，R1为氢原子或任意取代基，R2和R3为氢原子或烷氧基，R2和R3可以相同，也可以不同；虚线表示和还原剂残基的连接位置。


6.根据权利要求5所述的高分子水凝胶，其特征在于，所述还原剂残基指：还原剂在参与光还原自降解高分子材料分子结构的形成过程中，除参与反应的基团外，还原剂的剩余结构即为还原剂残基；
进一步，所述还原剂残基中的还原剂为二硫苏糖醇、二硫赤藓醇或谷胱甘肽；
进一步，所述光还原自降解高分子材料中还原敏感基团为二硫基或二硒基。


7.根据权利要求5或6所述的高分子水凝胶，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：贺晓溶，梁雯，李洁，田长松，雷雳，王昭丁，丁明明，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51