一种季铵盐化糖原、复合抗菌水凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种季铵盐化糖原、复合抗菌水凝胶及其制备方法与应用，属于生物材料技术领域。本发明专利技术的复合抗菌水凝胶前驱体季铵盐化糖原的制备是对糖原进行逐步正电性修饰，先在具有树枝状结构的糖原的羟基上进行氨基化修饰，然后再对氨基化糖原进行部分季铵盐化修饰，得到季铵盐化糖原衍生物；该季铵盐化糖原衍生物与明胶交联能够制备季铵盐化糖原

【技术实现步骤摘要】
一种季铵盐化糖原、复合抗菌水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及一种季铵盐化糖原、复合抗菌水凝胶及其制备方法与应用，属于生物材料


技术介绍

[0002]伤口感染是医学领域常见的不良现象，轻则导致局部疼痛，伤口发炎，重则导致截肢，感染性休克，甚至危及生命，因此，在伤口感染前或感染时对创面进行及时有效的治疗是非常必要的。抗菌水凝胶通常采用物理包埋或化学接枝手段使水凝胶具有抗菌性，为伤口的抗菌治疗开辟了新思路；但是也存在产生耐药性、重金属残留、杀菌效果慢等不足。

技术实现思路

[0003][技术问题][0004]现有技术中常用的天然高分子抗菌水凝胶或负载抗菌剂的水凝胶存在抗菌效果不佳、生物相容性差、机械性能不佳、降解性能不佳、引起耐药性等问题。
[0005][技术方案][0006]针对上述技术问题，本专利技术提供了一种新型季铵盐化糖原
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明胶复合抗菌水凝胶及其制备方法，该复合抗菌水凝胶以天然生物材料为基材，综合发挥各材料优势，具有高效抗菌、低毒、耐药和环境影响小等特点；具体是以具有独特树枝状纳米球结构的糖原为原料，先在其独特树枝状支链结构上进行氨基化处理，然后再通过调控反应条件进行部分季铵盐化，最后再将部分季铵盐化的糖原与明胶进行交联反应，最终形成毒性小、抗菌性能好的复合水凝胶。
[0007]糖原是由葡萄糖聚合而成的天然树状大分子多糖，具有密集的支链，富含官能团，是哺乳动物的贮备多糖，主要存在于哺乳动物的肝脏和骨骼肌中；作为内源性多糖，糖原无毒，无免疫原性；同时，糖原在体内可被淀粉酶和糖苷酶降解为葡萄糖。
[0008]抗菌聚合物是一类能够杀死微生物或抑制微生物生长的材料，具有高效、低毒、耐药、环境影响小等优点，是传统小分子抗生素的良好替代品。其中，阳离子大分子及其水凝胶材料能够吸附带负电荷的细菌，通过破坏细胞结构导致细菌死亡，这种独特的细菌膜破坏机制使其不仅具有高效的杀菌能力，而且可以避免细菌产生耐药性。
[0009]本专利技术的第一个目的是提供一种制备复合抗菌水凝胶前驱体季铵盐化糖原的方法，所述方法包括如下步骤：
[0010](1)氨基化糖原的合成
[0011]将糖原溶解于二甲基亚砜中，然后加入N,N
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羰基二咪唑在35～40℃活化1～2h，得反应液；再将乙二胺溶于二甲基亚砜中形成乙二胺溶液；在氮气保护条件下，通过注射器将乙二胺溶液缓慢滴加到反应液中，室温反应18～24h；反应结束后，透析，冻干，得到氨基化糖原；
[0012](2)季铵盐化糖原的合成
[0013]取步骤(1)制备的氨基化糖原溶于去离子水中，并用NaOH溶液调节pH至8～9，得氨基化糖原溶液；将季铵盐加入氨基化糖原溶液中，在50～60℃下恒温搅拌反应，待反应结束后，透析，冻干，即得到季铵盐化糖原。
[0014]在一种实施方式中，步骤(1)所述糖原溶解于二甲基亚砜中形成的溶液中糖原质量浓度为2～5％。
[0015]在一种实施方式中，步骤(1)所述反应液中N,N
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羰基二咪唑的质量浓度为2～5％。
[0016]在一种实施方式中，步骤(2)所述季铵盐与氨基化糖原的质量比为1～5:2；优选为2～3：2。
[0017]在一种实施方式中，步骤(2)所述季铵盐包括2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵、三丁基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。
[0018]本专利技术的第二个目的是提供一种由上述所述方法制备得到的季铵盐化糖原。
[0019]本专利技术的第三个目的是提供一种由上述所述的季铵盐化糖原在制备复合水凝胶中的应用。
[0020]本专利技术的第四个目的是提供一种制备季铵盐化糖原
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明胶复合抗菌水凝胶的方法，所述方法包括：
[0021]将明胶和上述所述的季铵盐化糖原按照质量比10:2～5溶于超纯水中，混合均匀，去气泡，然后倒入模具中，0～4℃冷藏成型，然后将成型凝胶转移入交联剂溶液中浸泡，进行交联反应；将交联后的凝胶转移到PBS溶液中，浸泡过夜，清洗，得到季铵盐化糖原
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明胶复合水凝胶。
[0022]在一种实施方式中，所述去气泡是采用超声或离心方式去除混合液中的气泡。
[0023]在一种实施方式中，所述交联剂溶液包括EDC/NHS、京尼平或戊二醛溶液中的一种或多种。
[0024]在一种实施方式中，所述EDC/NHS溶液中EDC浓度为1～3mg/mL，NHS浓度为0.3～0.9mg/mL；EDC：NHS的摩尔比为2:1。
[0025]在一种实施方式中，所述交联剂溶液的pH为4～6；交联反应的时间为24～36h。
[0026]在一种实施方式中，所述PBS溶液的pH为6～8。
[0027]本专利技术的第五个目的是提供一种由上述所述方法制备得到的季铵盐化糖原
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明胶复合抗菌水凝胶。
[0028]本专利技术的第六个目的是提供一种由上述所述的季铵盐化糖原
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明胶复合抗菌水凝胶在制备医药产品方面的应用。
[0029][有益效果][0030]本专利技术季铵盐化糖原
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明胶复合抗菌水凝胶的制备与现有技术相比的优势：
[0031](1)本专利技术以明胶为基材，通过酰胺键化学交联构建了糖原衍生物
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明胶复合水凝胶，与单纯的明胶水凝胶相比，糖原衍生物的加入增大了凝胶体系的交联程度和机械强度，减缓了凝胶体系的降解速度，提高了凝胶的稳定性。
[0032](2)本专利技术选用具有独特树枝状纳米球结构的糖原作为原料，在糖原上进行逐步化学修饰，先氨基化再季铵盐化；氨基化过程将氨基基团修饰到糖原的树枝状支链上，使糖原的化学修饰特性得到提高，同时赋予糖原形成酰胺键的能力；进一步对氨基化糖原进行季铵盐化修饰，使其带有大量正电荷，形成阳离子树状大分子结构；阳离子树状大分子可以
改变细菌细胞膜的通透性，将正电性糖原树枝状纳米粒与明胶结合形成具有抗菌性的水凝胶，季铵盐化糖原
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明胶复合水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑制效果尤为突出，对大肠杆菌也表现出了明显的抑制作用。此外，季铵盐化糖原
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明胶复合水凝胶无溶血性且细胞毒性低，生物相容性好。
[0033](3)本专利技术的季铵盐化糖原
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明胶复合水凝胶以天然生物材料为基材，综合发挥各材料优势，具有高效、低毒、耐药、环境影响小等特点，可以成为一款新型的抗菌创面敷料，以用于预防伤口感染或感染后修复。
附图说明
[0034]图1为本专利技术实施例1制备的糖原衍生物冻干产物实物图；(A)氨基化糖原，(B)季铵盐化糖原；
[0035]图2为本专利技术实施例1制备的糖原衍生物的红外光谱图和核磁共振波谱图；
[0036]图3为本专利技术实施例1制备的糖原衍生物的透射电子显微镜图；
[0037]图4为本专利技术实施例3以及对比例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种制备复合抗菌水凝胶前驱体季铵盐化糖原的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：(1)氨基化糖原的合成将糖原溶解于二甲基亚砜中，然后加入N,N
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羰基二咪唑在35～40℃活化1～2h，得反应液；再将乙二胺溶于二甲基亚砜中形成乙二胺溶液；在氮气保护条件下，通过注射器将乙二胺溶液缓慢滴加到反应液中，室温反应18～24h；反应结束后，透析，冻干，得到氨基化糖原；(2)季铵盐化糖原的合成取步骤(1)制备的氨基化糖原溶于去离子水中，并用NaOH溶液调节pH至8～9，得氨基化糖原溶液；将季铵盐加入氨基化糖原溶液中，在50～60℃下恒温搅拌反应，待反应结束后，透析，冻干，即得到季铵盐化糖原。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述季铵盐与氨基化糖原的质量比为1～5:2。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述季铵盐包括2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵、三丁基甲基氯化铵、十二烷基三甲基氯化铵、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种。4.由权利要求1～3...

【专利技术属性】
技术研发人员：纪倩，陈敬华，徐晓宇，
申请(专利权)人：江南大学，
类型：发明
国别省市：