一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统。该系统包括导电水凝胶元件、电阻仪及电信号转换装置，其中导电水凝胶的制备过程包括：

【技术实现步骤摘要】
一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统


[0001]本专利技术涉及水凝胶制备技术，具体涉及一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统。

技术介绍

[0002]骨折是一种非常常见的外伤，是指骨的完整性和连续性中断。通常骨折出现时会导致骨断端周围的软组织和肌肉发生损伤，导致血管破裂进而出现内出血的症状，同时周围组织的血液循环也会受阻，导致血液滞留于骨折部位，因此骨折会伴随疼痛、急性肿胀、淤青等症状。
[0003]如果肿胀不能及时消除，将会影响肢体的血液循环以及营养物质的供给，并且如果肿胀的程度严重将会导致组织内的压力接近动脉血压，从而影响血供，有造成肢体残疾的巨大风险。
[0004]一般骨折患者肢体发生肿胀的高峰期在骨折后的48
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72小时内。但是很多肿胀现象由于没有实时的监测设备，导致患者没有得到最为及时的治疗，对于后期手术造成延误，严重时会出现肌筋膜综合症，存在着截肢的风险，对患者造成巨大的生理负担。
[0005]因此，本专利技术设计了一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统，实现对于骨折后急性肿胀的自动监测及自动给药，有效地实现了对该症状的诊疗一体化。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是针对临床骨折以后病人肢体发生急性肿胀的问题，提供一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统。
[0007]本专利技术采用以下技术方案实现：
[0008]该具有骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放功能的物理导电水凝胶材料使用简单的物理共混法制得，具体制备步骤包括如下：
[0009]1)首先取一定的氧化石墨烯，搅拌、超声分散均匀，再加入植酸，在剧烈搅拌、涡旋和超声三重分散工艺下进行分散，然后加入苯胺单体，也需在剧烈搅拌、涡旋和超声三重工艺下进行分散，最后滴加引发剂溶液，剧烈磁力搅拌条件下实现具有高分散性的氧化石墨烯/聚苯胺纳米填料的制备，洗涤、低温烘干；再将上述制备的样品浸泡于含有N
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异丙基丙烯酰胺和N,N'
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亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)的溶液中，实现吸附平衡，然后于60℃条件下加入引发剂，聚合4
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8小时，获得氧化石墨烯/聚苯胺
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植酸/聚(N
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异丙基丙烯酰胺)纳米填料，洗涤、离心、低温烘干；最后将上述纳米填料浸泡于消肿药物溶液中，吸附平衡以后，高速离心，低温烘干，待用。
[0010]2)在氧化石墨烯水溶液中加入一定量的多巴胺，在剧烈搅拌条件下进行多巴胺自聚合反应，通过氧化石墨烯片层之间的微纳结构介导多巴胺的自聚合反应，反应4
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8小时后
使用离心收集氧化石墨烯/多巴胺纳米填料；
[0011]3)将海藻酸钠、聚丙烯酸溶解于水和丙三醇的两相混合溶剂体系中，再依次加入氧化石墨烯/多巴胺纳米填料、氧化石墨烯/聚苯胺
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植酸/ 聚(N
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异丙基丙烯酰胺)纳米填料、羟基磷灰石，混合均匀后低速脱泡，然后浇筑于模具中，陈化3
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7天。
[0012]上述技术方案中，进一步的，步骤1)中所述的氧化石墨烯的浓度为0.01
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0.05wt％；植酸的浓度为0.12
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0.25wt％；苯胺的浓度为 0.005
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0.015wt％；引发剂可以是过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵的一种或几种，浓度为0.25
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0.60wt％；聚合时间为4
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8小时；
[0013]上述技术方案中，进一步的，步骤1)中所述的剧烈搅拌、涡旋和超声三重分散工艺，剧烈搅拌指搅拌速率大于1000转/min，搅拌时间10
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20min；涡旋时间10
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20min；超声功率大于100w，超声时间20
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40min。通过上述三重分散工艺，可以实现表面带有含氧官能团的氧化石墨烯在酸性溶液中的良好分散，否则极易发生氧化石墨烯的团聚；
[0014]上述技术方案中，进一步的，步骤1)中所述的氧化石墨烯/聚苯胺纳米填料浓度为0.01
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0.05wt％，N
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异丙基丙烯酰胺的浓度为1
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4 wt％，MBAA的浓度为0.0025
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0.01wt％；引发剂可以是过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵的一种或几种，浓度为0.05
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0.10wt％；
[0015]上述技术方案中，进一步的，步骤1)中所述的消肿药物包括甘露醇、地塞米松、地奥斯明中的一种或几种，浓度为10
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100mg/ml；
[0016]上述技术方案中，进一步的，步骤2)中所述的氧化石墨烯的浓度为0.01
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0.1wt％，多巴胺的浓度为0.1
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1wt％；剧烈搅拌转速大于 1000转/min；
[0017]上述技术方案中，进一步的，步骤3)中所述的海藻酸钠的浓度为0.5
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2wt％，分子量为500000
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1500000；聚丙烯酸浓度为1
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3wt％，分子量为500000
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2000000；氧化石墨烯/多巴胺纳米填料、氧化石墨烯/聚苯胺
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植酸/聚(N
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异丙基丙烯酰胺)纳米填料、羟基磷灰石的浓度为1：1：1，均在0.1
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1wt％之间。
[0018]上述技术方案中的基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统，其工作原理如下所示：当上述水凝胶依靠自黏附作用贴附在有可能发生急性肿胀的骨折部位(无开放性伤口)，一旦发生肿胀，水凝胶的长度会发生实时的变化。一方面，水凝胶内部的消肿药物会自动释放；另一方面，水凝胶的长度变化会导致电阻同步改变，通过在水凝胶两端外接无菌导线、电阻仪和电信号转换装置，可以将凝胶的拉伸长度转变成电阻仪的信号，进一步基于前期测得的导电水凝胶长度
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电阻的标准曲线，电信号转换装置将电阻值转换成水凝胶的长度变化，最后绘制骨折部位的肿胀监测曲线，实现对骨折引起的急性肿胀的实时监测，并且结合响应的凝胶伸长率
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肿胀分级标准，可实现对患者急性肿胀的自动分级。
[0019]相对于现有技术，本专利技术具有以下优点：
[0020]1)本专利技术涉及的系统包括导电水凝胶元件、电阻仪及电信号转换装置。其中的水凝胶元件同时具有高倍拉伸、抗挥发性、导电性能、力敏性、药物控制释放性能、自黏附性能和生物相容性，且各项性能之间可实现协同增效。自黏附性使得水凝胶在使用时无需外界胶带进行固定；力敏性使得水凝胶可以监测骨折引起的急性肢体肿胀的程度和发展趋势，通过外接电阻仪和电信号转换装置，可以将肿胀引起的水凝胶的形变，转换成电阻仪的信号，并进一步通过电信本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统，其特征在于：所述系统包括导电水凝胶元件、电阻仪及电信号转换装置，其中导电水凝胶元件中携带消肿药物，将导电水凝胶元件自黏附于骨折部位，导电水凝胶元件两端连接电阻仪，电阻仪的检测数据输出至电信号转换装置；随肿胀发生所述导电水凝胶元件发生形变同时释放消肿药物，并由电信号转换装置获得其形变程度数据。2.根据权利要求1所述的基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统，其特征在于：所述的导电水凝胶元件是采用三种纳米功能填料，以及两种带有羧基的大分子，通过物理共混法制得，所述三种纳米功能填料为：氧化石墨烯/聚苯胺
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植酸/聚(N
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异丙基丙烯酰胺)纳米填料、氧化石墨烯/多巴胺纳米填料，羟基磷灰石；所述带有羧基的大分子是海藻酸钠、聚丙烯酸。3.根据权利要求1所述的基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统，其特征在于：所述导电水凝胶的具体制备步骤如下：1)首先取氧化石墨烯水溶液，搅拌、超声分散均匀，再加入植酸，在剧烈搅拌、涡旋和超声三重分散工艺下进行分散，然后加入苯胺单体，在剧烈搅拌、涡旋和超声三重工艺下进行分散，最后滴加引发剂溶液，剧烈搅拌条件下实现具有高分散性的氧化石墨烯/聚苯胺纳米填料的制备，洗涤、低温烘干；再将上述制备的样品浸泡于含有N
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异丙基丙烯酰胺和MBAA的溶液中，实现吸附平衡，然后于60℃条件下加入引发剂，搅拌条件下聚合4
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8小时，获得氧化石墨烯/聚苯胺
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植酸/聚(N
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异丙基丙烯酰胺)纳米填料，洗涤、离心、低温烘干；最后将上述纳米填料浸泡于消肿药物溶液中，吸附平衡以后，高速离心、低温烘干，待用；2)在氧化石墨烯水溶液中加入一定量的多巴胺，在剧烈搅拌条件下进行多巴胺自聚合反应，通过氧化石墨烯片层之间的微纳结构介导多巴胺的自聚合反应，反应4
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8小时后离心收集氧化石墨烯/多巴胺纳米填料；3)将海藻酸钠、聚丙烯酸溶解于水和丙三醇的两相混合溶剂体系中，再依次加入氧化石墨烯/多巴胺纳米填料、氧化石墨烯/聚苯胺
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植酸/聚(N
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异丙基丙烯酰胺)纳米填料、羟基磷灰石，混合均匀后低速脱泡，然后浇筑于模具中，陈化3
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7天。4.根据权利要求3所述的基于物理导电水凝胶的骨折急性肿胀诊断及消肿药物同步释放系统，其特征在于：步骤1)中氧化石墨烯的浓度为0.01
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0.05w t％；植酸的浓度为0.12
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0.25wt％；苯胺的浓度为0.005
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0.015wt％；引发剂可以是过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵的一种或几种，浓度为0.25
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0.60wt％；苯胺聚合时间为4
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8小时。5.根据权利要求3所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：金晓强，叶招明，滕王锶源，殷王，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：