一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶及其制备方法技术

一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶及其制备方法，属于功能性水凝胶材料领域，所述抑菌抗氧化水凝胶由单宁酸与3

【技术实现步骤摘要】
一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于功能性水凝胶材料领域，具体涉及一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种具有三维多孔网络结构的高分子材料，因其优异的理化性质，使其成为最具竞争力的伤口敷料候选材料。一方面，水凝胶独特的结构有利于氧气和水的储存，可以为伤口提供一个相对湿润的愈合环境。另一方面，水凝胶具有一定的溶胀率，可以吸收组织渗出液，保持伤口清洁，减少感染的可能性。除此之外，水凝胶是一种良好的药物载体，广泛用于药物输送领域。将抗氧化剂引入水凝胶中，可以赋予水凝胶良好抗氧化功能，清除伤口中累计过多的ROS，达到更好的修复组织的目的。尽管这些抗氧化水凝胶在伤口修复方面取得了显著成绩，但它们以非智能方式消除了不良活性氧，无法根据伤口微环境中的动态情况调节抗氧化能力，不可避免地影响了活性氧的正常生理功能，因此实现智能释放抗氧化剂以消除伤口中过度表达的ROS是至关重要的。
[0003]动态共价化学键是一类在一定条件下处于动态平衡状态的共价化学键，能够可逆地“断裂”和“形成”。常见的动态共价化学键包括苯硼酸酯键、二硫键、亚胺键、酰腙键和狄尔斯
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阿尔德反应等。将动态共价键用于水凝胶分子设计中可以实现药物在特定环境中的可控释放。苯硼酸酯键作为一种能响应多种刺激的动态可逆共价键，被广泛应用于多功能水凝胶的制备。苯硼酸酯键是由苯硼酸(PBA)与邻苯二酚或邻苯三酚功能团反应形成的。苯硼酸及其衍生物作为路易斯酸，pKa范围为7.8
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8.6。在pH值高于苯硼酸的pKa时，会稳定地形成苯硼酸酯键。相反，在pH值低于pKa时，苯硼酸酯键会水解反转反应。
[0004]多酚由于其优异的抗氧化功能而受到广泛关注。单宁酸(TA)是一种酸酯类多酚化合物，每个TA分子含有大量的邻苯二酚和邻苯三酚结构。TA中的邻苯二酚或邻苯三酚功能团能与苯硼酸(PBA)形成多个可逆的硼酸酯键。因此，我们推测，利用3
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丙烯酰胺基苯硼酸(APBA)和TA形成的动态交联剂可以提供一种简便的方法来制备具有智能释放的水凝胶。在这个设计中，单宁酸既起到交联剂的作用，又起到治疗剂作用。在伤口酸性微环境下，TA可在局部有控制地释放，发挥其对创面愈合的治疗作用。
[0005]此外，多重可逆相互作用的动态共价键不仅使形成的水凝胶具有优异的机械强度，而且具有良好的形状恢复和自愈合能力，这是构建理想的伤口敷料所必需的。硼酸酯键的动态特性赋予了水凝胶交联网络具有自主修复损伤的能力，使水凝胶敷料在伤口愈合过程中具有结构完整性。

技术实现思路

[0006]本专利技术旨在提供一种具有良好机械性能，可自修复，生物相容性好的抑菌抗氧化水凝胶。
[0007]本专利技术通过下列技术专利技术实现：
[0008]一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶，是由含苯硼酸酯键的动态交联剂和水溶性丙烯酸单体，在温和的条件下通过自由基聚合快速合成的，所述含苯硼酸酯键的动态交联剂为单宁酸与3
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丙烯酰胺基苯硼酸反应得到的单宁酸
‑3‑
丙烯酰胺基苯硼酸复合物。天然抗氧化剂单宁酸和3
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丙烯酰胺基苯硼酸反应形成的动态交联剂具有动态特性和刺激响应性，赋予水凝胶自主修复的能力，同时实现单宁酸在伤口局部的控制释放，抑制炎症反应和细菌感染，达到促进伤口愈合的作用。
[0009]所述具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0010]步骤1：动态交联剂的制备
[0011]将3
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丙烯酰胺基苯硼酸溶解于有机溶剂，调节溶液pH值至碱性；将单宁酸溶解于有机溶剂，超声震荡得到棕色溶液；将单宁酸溶液加入到3
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丙烯酰胺基苯硼酸溶液中，混合均匀，静置以驱动形成动态交联剂(单宁酸
‑3‑
丙烯酰胺基苯硼酸复合物)；
[0012]步骤2：水凝胶的制备
[0013]将水溶性丙烯酸基单体溶于去离子水中，加入步骤1所制得的含苯硼酸酯键的动态交联剂，得到水凝胶前体溶液，在室温下加入引发剂和加速剂，吹入惰性气体，通过自由基聚合得到具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶。
[0014]所述步骤1中，调节3
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丙烯酰胺基苯硼酸溶液pH值至9；采用的有机溶剂为二甲基亚砜，乙酸乙酯，甲醇，乙醇或DMF；采用的碱性pH调节剂为氢氧化钠，氢氧化钾或三乙胺，其浓度为1
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4M；单宁酸与3
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丙烯酰胺基苯硼酸的摩尔比为1:(5
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8)；反应时间为24
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48小时，反应温度为15℃
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25℃。
[0015]所述单宁酸
‑3‑
丙烯酰胺基苯硼酸复合物(单宁酸与3
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丙烯酰胺基苯硼酸的摩尔比为1：5为例)作为动态交联剂，其化学结构式如下：
[0016][0017]所述步骤2中，所述水溶性丙烯酸基单体选自丙烯酸、丙烯酰胺、甲基丙烯酸、丙烯酸
‑2‑
羟基乙酯、丙烯酸
‑2‑
羟基丙酯、N,N
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二甲基丙烯酰胺的一种或几种的混合物，水溶性丙烯酸基单体浓度为2M
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4M；
[0018]含苯硼酸酯键的动态交联剂的浓度为0.5mM
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4.5mM；
[0019]所述引发剂选自过硫酸钾、过硫酸铵、过氧化氢的一种或几种的混合物，所述引发剂质量为水溶性丙烯酸基单体质量的0.12％
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0.7％；
[0020]所述加速剂为四甲基乙二胺溶液(TEMED)，加速剂的加入量为水凝胶前体溶液总体积的0.6％
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1％；
[0021]所述惰性气体为氮气或氩气，用以去除溶液中的氧气。
[0022]本专利技术与现有技术相比，具有如下优点：
[0023](1)本专利技术基于苯硼酸与1,2二醇之间相互作用形成的动态共价键
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苯硼酸酯键，合成了动态交联剂，将其引入水凝胶体系中赋予其自修复功能。
[0024](2)本专利技术的水凝胶，巧妙地利用单宁酸，使其既起到交联剂的作用，又起到治疗剂作用。通过10个1,2二醇基团的天然抗氧化剂单宁酸与苯硼酸反应，形成以单宁酸为内核的，含苯硼酸酯键的动态交联剂。苯硼酸酯键可以防止邻苯二酚结构的氧化，同时在伤口微酸性条件下，苯硼酸酯键断裂，在局部释放单宁酸，使其发挥抗炎、抗菌、促血管生成作用，对于治疗药物是一种有效的递送的方法。
[0025](3)本专利技术的水凝胶制备方法简便，无需繁琐的修饰路线，成胶时间短。将动态交联剂加入到水溶性丙烯酸基单体，一步合成，原料易得，制备成本低，并通过调节动态交联剂中单宁酸与丙烯酰胺基苯硼酸的摩尔比，以及丙烯酸基单体的浓度，可以使凝胶具有不同的交联密度和强度。
[0026](4)本专利技术所涉及的水凝胶具有良好的机本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶，其特征在于，是由含苯硼酸酯键的动态交联剂和水溶性丙烯酸单体，通过自由基聚合快速合成的，所述含苯硼酸酯键的动态交联剂为单宁酸与3
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丙烯酰胺基苯硼酸反应得到的单宁酸
‑3‑
丙烯酰胺基苯硼酸复合物；所述含苯硼酸酯键的动态交联剂具有动态特性和刺激响应性，赋予水凝胶自主修复的能力，同时实现单宁酸在伤口局部的控制释放，抑制炎症反应和细菌感染，达到促进伤口愈合的作用。2.一种权利要求1所述的具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：动态交联剂的制备将3
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丙烯酰胺基苯硼酸溶解于有机溶剂，调节溶液pH值至碱性；将单宁酸溶解于有机溶剂，超声震荡得到棕色溶液；将单宁酸溶液加入到3
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丙烯酰胺基苯硼酸溶液中，混合均匀，静置以驱动形成动态交联剂；步骤2：水凝胶的制备将水溶性丙烯酸基单体溶于去离子水中，加入步骤1中制得的含苯硼酸酯键的动态交联剂，得到水凝胶前体溶液，在室温下加入引发剂和加速剂，吹入惰性气体，通过自由基聚合得到具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶。3.根据权利要求2所述的一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，采用的有机溶剂为二甲基亚砜，乙酸乙酯，甲醇，乙醇或DMF。4.根据权利要求2所述的一种具有自修复功能的抑菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，调节3
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丙烯酰胺基苯硼酸溶液pH值至9；采用的碱性pH调节剂为氢氧化钠，氢氧化钾或三乙胺，其浓...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵秀丽，程鑫，张九龙，
申请(专利权)人：沈阳药科大学，
类型：发明
国别省市：