一种功能性水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及生物医用材料技术领域，尤其涉及一种功能性水凝胶及其制备方法和应用。所述功能性水凝胶包括相互交织的第一凝胶网络结构和第二凝胶网络结构，所述第一凝胶网络结构由壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖交联而成，所述第二凝胶网络结构由所述第一凝胶网络结构与含羟基小分子交联剂交联形成。本发明专利技术的功能性水凝胶同时具有良好的生物相容性、高的机械强度、优异的可注射性能、适宜的导电性、良好的抑菌性和自修复性能等功能。良好的抑菌性和自修复性能等功能。

【技术实现步骤摘要】
一种功能性水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及生物医用材料
，尤其涉及一种功能性水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]由于水凝胶质地柔软，具有与细胞外基质极其相似的性质，与生物体有着密切的关系，近年来在生物医用领域的应用范围逐渐拓宽。性能适中的水凝胶在柔性电子器件、生物传感器、人工肌肉、人造器官、人造软骨、智能微开关、药物递送等方面有很大的应用前景。随着生物医学的发展，对高端医用材料的需求也不断提高，功能性水凝胶由于其出色的多功能性在生物医学领域的应用潜力逐渐突显。一款功能性的水凝胶可以解决单一功能水凝胶使用范围受限的难题，同时也能拓展其应用范围。
[0003]作为生物医用材料，具有良好的生物相容性是材料的基本性能，具有高强度才能拓宽其应用范围；具有抑菌抗炎性可克服光谱杀菌剂对细菌、真菌等的药物耐受性；具有导电性使其在生物传感器、人工肌肉、智能微开关等方面的应用具有重要意义；可注射性和自修复性使其在高端医用敷料方面应用优势凸显，有望改变我国高端医用敷料依赖进口的现状。然而，现有的水凝胶很少见同时具备高生物相容性、高强度、可注射性、导电性、抑菌抗炎性和自修复性等多种性能的，限制其在生物医用领域的应用。

技术实现思路

[0004]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种功能性水凝胶，同时具有良好的生物相容性、高机械强度、可注射性、导电性、抑菌抗炎和自修复等多种性能。
[0005]同时，本专利技术还提供所述功能性水凝胶的制备方法和应用。
[0006]具体地，本专利技术采取如下的技术方案：
[0007]本专利技术的第一方面是提供一种功能性水凝胶，所述功能性水凝胶包括相互交织的第一凝胶网络结构和第二凝胶网络结构，所述第一凝胶网络结构由壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖交联而成，所述第二凝胶网络结构由所述第一凝胶网络结构与含羟基小分子交联剂交联形成。
[0008]壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖接触后可通过席夫碱反应和分子间作用力原位快速成胶，形成具有共价键的凝胶网络结构(第一凝胶网络结构)，通过引入含羟基小分子交联剂，可在第一凝胶网络结构的基础上形成第二凝胶网络，使得功能性水凝胶具有高强度。同时，经测试，该凝胶还具有良好的生物相容性、优异的可注射性能、适宜的导电性、良好的抑菌性和自修复性能等。
[0009]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖衍生物包括羧甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖、季铵化壳聚糖中的至少一种。
[0010]在本专利技术的一些实施方式中，所述双醛基改性多糖为含羧基多糖的双醛基改性
物；所述含羧基多糖包括海藻酸钠、葡聚糖、果胶中的至少一种。即，所述双醛基改性多糖包括双醛基改性海藻酸钠、双醛基改性葡聚糖、双醛基改性果胶中的至少一种。海藻酸钠、葡聚糖、果胶等富含羧基，其中的羧基可被氧化为双醛基。
[0011]在本专利技术的一些实施方式中，所述含羟基小分子交联剂包括植酸、单宁酸、鞣酸中的至少一种。
[0012]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖的质量比为1：1～10，优选1：1～5，更优选1：2～5。
[0013]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与含羟基小分子交联剂的质量比为1：10～50。
[0014]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物在功能性水凝胶中的质量百分比为1％～20％，优选2％～15％，更优选2％～10％。
[0015]在本专利技术的一些实施方式中，所述双醛基改性多糖在功能性水凝胶中的质量百分比为1％～30％，优选2％～25％，更优选2.5％～25％。
[0016]本专利技术的第二方面是提供上述功能性水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
[0017]使壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖进行交联反应，得到第一凝胶；
[0018]使所述第一凝胶与含羟基小分子交联剂反应，得到功能性水凝胶。
[0019]在本专利技术的一些实施方式中，所述使壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖进行交联反应的步骤更具体为，将壳聚糖和/或壳聚糖衍生物溶液与双醛基改性多糖溶液混合，混合后发生交联反应形成第一凝胶。
[0020]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物溶液的质量浓度为1％～20％，优选1％～10％，更优选2％～10％，例如2％、5％、10％等。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，所述双醛基改性多糖溶液的质量浓度为1％～30％，优选5％～25％，更优选10％～25％，例如10％、15％、20％、25％等。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物溶液与双醛基改性多糖溶液的体积比为1：0.06～15，优选1：0.1～10％，更优选1：0.1～5％，例如1：0.1、1：1、1：5等。
[0023]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物溶液、双醛基改性多糖溶液均为相应的水溶液。以水作为溶剂，避免了有机溶剂对水凝胶生物相容性的影响。
[0024]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖的交联反应温度为0～50℃，优选10～30℃，更优选20～25℃。在实际操作中，可在常温下进行交联反应，不需要加热，操作简便。
[0025]在本专利技术的一些实施方式中，所述壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖的交联反应时间为5～300s，优选10～200s，更优选10～120s。壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖能够快速反应形成凝胶，所需时间极短。
[0026]在本专利技术的一些实施方式中，所述双醛基改性多糖的制备方法为：对含羧基多糖进行氧化，得到双醛基改性多糖。
[0027]更具体地，将含羧基多糖的水溶液与氧化剂混合，发生氧化反应后得到双醛基改性多糖。
[0028]所述氧化剂包括高碘钾酸钠、二氧化锰等，所述含羧基多糖与氧化剂的摩尔比为
1：0.5～2，优选1：1～1.5，更优选约1：1。
[0029]所述氧化反应在避光下进行，氧化反应温度为0～40℃，优选20～30℃，在实际操作中可直接在室温下进行。所述氧化反应的时间为6～10h。
[0030]所述含羧基多糖的水溶液的质量浓度为2％～10％。
[0031]在本专利技术的一些实施方式中，所述使所述第一凝胶与含羟基小分子交联剂反应的步骤具体为，将所述第一凝胶浸泡在含羟基小分子交联剂的溶液中，发生反应形成功能性水凝胶。
[0032]在本专利技术的一些实施方式中，所述含羟基小分子交联剂的溶液的pH为6～8，优选6.8～7.2。在接近中性的条件下，第一凝胶中的活性基团能够与交联剂中的羟基交联形成第二凝胶网络结构。
[0033]在本专利技术的一些实施方式中，所述含羟基小分子交联剂的溶液的质量浓度为0.5％～20％，优选0.5％～15％，更优选2％～15％，例如2％、5％、10％、1本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种功能性水凝胶，其特征在于：所述功能性水凝胶包括相互交织的第一凝胶网络结构和第二凝胶网络结构，所述第一凝胶网络结构由壳聚糖和/或壳聚糖衍生物与双醛基改性多糖交联而成，所述第二凝胶网络结构由所述第一凝胶网络结构与含羟基小分子交联剂交联形成。2.根据权利要求1所述的功能性水凝胶，其特征在于：所述壳聚糖衍生物包括羧甲基壳聚糖、羟乙基壳聚糖、季铵化壳聚糖中的至少一种。3.根据权利要求1所述的功能性水凝胶，其特征在于：所述双醛基改性多糖为含羧基多糖的双醛基改性物。4.根据权利要求3所述的功能性水凝胶，其特征在于：所述双醛基改性多糖包括双醛基改性海藻酸钠、双醛基改性葡聚糖、双醛基改性果胶中的至少一种。5.根据权利要求1所述的功能性水凝胶，其特征在于：所述含羟基小分子交联剂包括植酸、单宁酸、鞣酸中的至少一种。6.权利要求1～5任一项所述功能...

【专利技术属性】
技术研发人员：耿志杰，于珊，
申请(专利权)人：广东省科学院健康医学研究所，
类型：发明
国别省市：