一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备及其应用制造技术

本发明专利技术公开了一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备及其应用，包括步骤:1)在2,2,6,6

【技术实现步骤摘要】
一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备及其应用


[0001]本专利技术涉及创面修复的
，更具体地说，它涉及一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备及其应用在创面修复的水凝胶。

技术介绍

[0002]完整的皮肤可以防止外部微生物入侵，防止身体脱水，起着物理屏障的作用。当皮肤受损时，它将失去其保护机制，微生物很容易侵入并在伤口部位繁殖，从而导致严重的伤口感染。这种与细菌相关的伤口感染会阻碍伤口愈合过程，导致免疫功能障碍，甚至威胁患者的生命。因此，通过适当的伤口管理方案防止伤口感染和促进伤口愈合是极其重要的。目前，预防或治疗伤口感染最常见的临床策略是使用抗菌或负载抗菌剂的抗菌伤口敷料。然而，这些需要长期使用的敷料价格昂贵且无效，甚至可能产生相反的效果。此外，抗生素的长期治疗将不可避免地诱发抗生素耐药性，导致耐多药菌株的出现，这是世界上临床医疗中面临的重大挑战之一。因此，适当的护理对于皮肤伤口的管理以防止感染和促进伤口愈合至关重要。为促进伤口愈合，开发了多种功能性伤口敷料，但仍存在抗菌性能差、无法抵抗氧化应激、药物释放不稳定、机械性能差等问题。良好的伤口敷料应具备1)良好的组织相容性，不会引起毒性或炎症；(2)良好的保湿性，可保持伤口的湿润环境，促进细胞水合，并对伤口渗出物有一定的吸收；(3)足够的物理和机械强度，以确保其完整性，并避免材料破裂引起的外部细菌的入侵；(4)适当的表面微结构和生化特性，以促进细胞的粘附、增殖和分化。
[0003]专利CN103755965A中公开了一种ε
‑<br/>聚赖氨酸水凝胶及其制备方法和应用中，其同时在聚乙二醇中化学接枝上ε
‑
聚赖氨酸和多巴胺形成水凝胶，发挥的是抗菌和粘附作用。

技术实现思路

[0004]为了弥补现有抗菌敷料在应对伤口时不能兼具抗菌性和抗氧化性且物理性能不足的问题，本专利技术提供了一种抗菌活性和抗氧化性能良好并有效提高物理性能的水凝胶及其制备方法。
[0005]本专利技术的第一个目的在于：使水凝胶兼具广谱抗菌活性和抗氧化活性，将ε
‑
聚赖氨酸化学接枝在植物纳米纤维素上面，并和聚多巴胺纳米粒共同嵌入水凝胶中，给水凝胶提供广谱抗菌活性和有效的抗氧化性能,并且可以避免活性物质不稳定释放的问题。
[0006]本专利技术的第二个目的在于：提高水凝胶创面的物理性能，除了使用京尼平进行化学交联外，改性纳米纤维素和聚多巴胺纳米粒的加入，增强了水凝胶的交联，嵌入物质相互交错缠绕也增强了水凝胶内部结构的稳定性。
[0007]为实现上述的目的，本专利技术提供了如下技术方案：
[0008]一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0009]1)通过将ε
‑
聚赖氨酸接枝在植物纳米纤维素上，制备得到改性纳米纤维素；
[0010]2)向明胶溶液中加入步骤1)中制备的改性纳米纤维素以及聚多巴胺纳米粒，混合均匀，再加入京尼平溶液交联，获得多功能的水凝胶。
[0011]本专利技术先以纤维素为基础进行了改性，接枝上了ε
‑
聚赖氨酸，其反应过程如图2所示。成水凝胶的机制是京尼平交联明胶，再嵌入改性的纤维素和聚多巴胺纳米粒发挥相应的作用。该研究反应式如下所示
[0012][0013]所述步骤1中，ε
‑
聚赖氨酸接枝植物纳米纤维素是在2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物氧化的植物来源纳米纤维素的C3和C4位上接枝ε
‑
聚赖氨酸，制备得具有广谱抑菌活性的改性纳米纤维素；
[0014]纤维素结构式如下所示,
[0015][0016]因为C6位置是通过羧基反应,打开后一个纤维素骨架只能接一个基团；C3和C4位是通过高碘酸钠同时打开两个羟基位置的骨架使成为醛基,其打开成功如附图中3a证明，在1724cm
‑1处出现了醛基的吸收峰，可以同时接枝两个氨基接枝物，优于C6位置的接枝方法。
[0017]作为优选方案，步骤1)中，具体为将2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物氧化的植物纳米纤维素分散在去离子水中后，加入高碘酸钠氧化完毕，并通过席夫碱反应接枝上ε
‑
聚赖氨酸，再通过硼氢化钠将席夫碱反应中的双键还原成稳定的单键。
[0018]进一步地，步骤1)中反应混合物各物质的量为：纳米纤维素的浓度为0.5％～1.5％(即0.5
‑
1.5g的纳米纤维素溶解于100mL去离子水中)，ε
‑
聚赖氨酸的浓度为0.5％～4.5％，高碘酸钠的浓度为0.5％～1.5％，硼氢化钠用量为0.5％～4.5％。(所述百分浓度是在水中的质量浓度，即W/V，单位为g/mL)
[0019]进一步地，步骤1)中混合物反应的外部条件为反应温度为40
–
45℃，反应过程中溶液pH为4
‑
6，加入高碘酸钠后避光反应时间为3
–
6小时，加入硼氢化钠后反应时间为1
–
3小时。
[0020]进一步地，步骤1)中反应中间过程物和反应获得物应充分去除未反应完的反应物。高碘酸钠氧化后应用去离子水反复多次洗去未反应的高碘酸钠，再次进行下一步反应。制备改性纤维素后，可使用反复多次去离子水清洗或使用透析袋透析72小时以上。
[0021]作为优选方案，步骤2)中选用安全无毒的京尼平将1)中改性纳米纤维素，以及聚多巴胺、明胶溶液交联成水凝胶，避免化学交联剂带来的毒性。
[0022]进一步地，步骤2)中流程为先将明胶在一定浓度下，29℃～60℃完全溶化，再将高速搅拌或超声分散的改性纳米纤维素和聚多巴胺分散液加入明胶溶液，进行充分混匀后，在30℃～50℃进行充分反应，直至反应物从流体态变为固状态。
[0023]进一步地，步骤2)混合反应物中各组分，明胶的浓度为3％～10％，改性后的纳米纤维素浓度为0.1％～2％，聚多巴胺纳米粒的使用浓度为0.01
‰
～0.1％，京尼平的浓度为
2mM～6mM。
[0024]进一步地，步骤2)的水凝胶制备完成后，可在去离子水中透析去除杂质，可在4℃冰箱中保存直至使用，或在真空冷冻干燥机中冻干后在常温下保存直至使用时再次溶胀。
[0025]所述的方法制备得到的多功能水凝胶。
[0026]所述水凝胶为多孔网状结构结构，在化学交联的同时，改性纳米纤维素和聚多巴胺纳米粒的掺入，增强了水凝胶的物理性能；掺入的ε
‑
聚赖氨酸改性纳米纤维素和聚多巴胺纳米粒使水凝胶同时具有良好的抗菌活性和抗氧化活性。内部为不规则多孔结构，可以吸附本身重量10倍以上的水，满足创面表面吸收脓液等有害物质的需求。
[0027]本专利技术制备得到的水凝胶具有较好的抗氧化和抗菌性能，有效调节创面微环境。抗氧化性能能促进创面更快愈合。
[0028]所述的多功能水凝胶在作为抗菌敷料中的应用。所述抗菌敷料本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1）通过将ε
‑
聚赖氨酸接枝在植物纳米纤维素上，制备得到改性纳米纤维素；2）向明胶溶液中加入步骤1）中制备的改性纳米纤维素以及聚多巴胺纳米粒，混合均匀，再加入京尼平溶液交联，获得多功能的水凝胶。2.根据权利要求1中所述的一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1）所述的ε
‑
聚赖氨酸接枝植物纳米纤维素是在2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物氧化的植物来源纳米纤维素的C3和C4位上接枝ε
‑
聚赖氨酸。3.根据权利要求1中所述的一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，ε
‑
聚赖氨酸接枝植物纳米纤维素的制备方法为：将2,2,6,6
‑
四甲基哌啶氧化物氧化的植物纳米纤维素分散在去离子水中后，加入高碘酸钠氧化反应，并通过席夫碱反应接枝上ε
‑
聚赖氨酸，再通过硼氢化钠将席夫碱反应中的双键还原成稳定的单键。4.根据权利要求3中所述的一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的制备方法，其特征在于，纳米纤维素的浓度为0.5% ~ 1.5%，ε
‑
聚赖氨酸的浓度为0.5% ~ 4.5%，高碘酸钠的浓度为0.5% ~ 1.5%，硼氢化钠用量为0.5% ~ 4.5%。5.根据权利要求3中所述的一种用于调节创面微环境的抗菌抗氧化水凝胶的...

【专利技术属性】
技术研发人员：任丽莉，陈国广，何国毅，仇丽蓉，
申请(专利权)人：南京工业大学，
类型：发明
国别省市：