一种抗菌型纳米水凝胶的制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种抗菌型纳米水凝胶的制备方法和应用，利用自由基沉淀聚合协同透析法制备纳米水凝胶材料，有效避免了金属盐离子与单体反应速率过快问题、额外交联剂的使用，并减少了获取纳米凝胶后再次负载金属盐离子的操作流程，可一步制备出粒径均一、具有良好分散性、稳定性、抗菌性和生物相容性的纳米水凝胶。该纳米水凝胶的物化性质易于调控，并具有潜在的抗菌和抗炎功能，其可通过螯合、分散和吸附等机制实现对病理性晶体结晶的抑制，以及通过金属盐离子的可控释放避免发病部位发炎或感染，甚至可以促进骨修复。该制备方法绿色环保、简单易行，所获纳米水凝胶对病理性无机盐结晶疾病的治疗有重大意义，在生物医药领域有广阔的应用前景。有广阔的应用前景。有广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌型纳米水凝胶的制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物医药
，具体涉及一种抗菌型纳米水凝胶的制备方法和应用。

技术介绍

[0002]传统给药方式存在副作用大、生物利用率低、治疗效果差等问题。近年来，新型的纳米给药系统在疾病治疗领域显示出了巨大的潜力，被视为提高药物药理特性和治疗效果的有效策略。在众多纳米药物中，纳米水凝胶兼具纳米材料和水凝胶的特性，具有高含水量、良好的生物相容性、易功能化改性、靶向性及缓释性等优势，在生物医药领域中发挥着不可替代的作用。
[0003]病理性结晶疾病由无机盐在人体特定部位沉积所致。目前，国内外对病理性结晶疾病的治疗以口服给药或手术清除为主，但会产生诸多不良反应且治疗周期长、效果差。因此，研发可抑制病理性晶体结晶的新型药物成为解决问题的主要途径。中国专利CN202010491732.0、CN202010941932.1和CN202110246193.9中均提到了制备负载金属盐离子的纳米凝胶的方法，但都是先获取空白纳米凝胶后再负载金属盐离子，金属盐离子负载量有限且易突释，操作过程和条件繁琐、控制性差，制约了扩大化生产以及其临床使用。
[0004]针对上述提出的问题，本专利技术通过自由基沉淀聚合协同透析法原位一步制备了负载金属盐离子的纳米水凝胶。通过控制金属盐离子的释放速率，避免了金属盐离子与单体间反应速率过快，导致纳米水凝胶粒径不均匀、分散性和稳定性差等问题，同时减少了额外交联剂的使用。此外，利用纳米水凝胶易功能化的特性可有效调控晶体的结晶行为，同时通过调控实验条件可实现金属盐离子的可控释放速率。经过文献调研，尚未发现有相关文献和专利报道此类抗菌型纳米水凝胶材料的制备方法及其在调控病理性无机盐结晶领域的应用。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的是提供一种可调控病理性无机盐结晶行为的抗菌型纳米水凝胶的制备方法，这对病理性结晶疾病的防治具有重要意义。
[0006]本专利技术的技术方案如下：
[0007]一种抗菌型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
[0008](1)制备单体分散液；
[0009](2)配制金属盐水溶液，并装入透析装置中，用于控制金属盐离子的释放速率；
[0010](3)将步骤(1)的单体分散液和步骤(2)中装有金属盐溶液的透析装置装入订制容器中，置于一定温度的油浴锅中，并排除容器中的氧气；
[0011](4)在步骤(3)的体系中加入引发剂，在无氧环境中搅拌进行交联反应；
[0012](5)将步骤(4)获取的产物分离、洗涤、干燥，得到粒径均一的抗菌型纳米凝胶；
[0013]所述单体主要包括结构单体、功能单体和疏水单体；结构单体为温敏性单体，如壳
聚糖、明胶、纤维素、N
‑
异丙基丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯、N
‑
异丙基甲基丙烯酰胺、N
‑
乙烯基己内酰胺等；功能单体为带有羧基、氨基、羟基、磺酸基、醛基、硝基等基团的单体；疏水单体为N
‑
叔丁基丙烯酰胺、N
‑
烷基丙烯酰胺、丙烯酸乙酯、甲基丙烯酸乙酯、丙烯酸叔丁酯、甲基丙烯酸叔丁酯、2
‑
氟丙烯酸等；单体总浓度为20
‑
500mM；分散单体的溶剂为水或有机溶剂。
[0014]所述金属盐有抗菌功能，如银盐、铜盐、锌盐、镓盐、铁盐、钙盐等；浓度为0.1
‑
50mM，用量为0.5
ꢀ‑
30mL。
[0015]所述透析装置可为微量透析装置、悬浮透析管、透析袋等，透析装置的截留分子量为100
‑
1000Da。
[0016]所述订制容器的体积为50
‑
2000mL，反应温度为40
‑
100℃。
[0017]所述氧气排除法为抽真空法或气体取代法，气体可为氮气、氩气，流速为5
‑
100mL min
‑1，排氧时间为10
‑
90min。
[0018]所述引发剂为过氧化合物和偶氮类引发剂，具体为过硫酸钾、过硫酸铵、2,2'
‑
偶氮二异丁基脒盐酸盐、偶氮二异丁咪唑啉盐酸盐、偶氮二氰基戊酸；引发剂的浓度为0.2
‑
50mM，搅拌速度为0
‑
1000rpm，交联反应时间为3
‑
24h。
[0019]根据需求，还可在步骤(1)中加入适量的表面活性剂，表面活性剂可为直链烷基苯磺酸钠、十二烷基硫酸钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、α
‑
烯基磺酸钠等，浓度为0
‑
1gL
‑1。
[0020]所获抗菌型纳米水凝胶粒径分布窄、尺寸均一、粒径范围为50
‑
1000nm。
[0021]提供上述抗菌型纳米水凝胶的制备方法，用于病理性无机盐结晶疾病的调控。
[0022]本专利技术的有益效果：本专利技术通过自由基沉淀聚合协同透析法原位一步制备了负载金属盐离子的纳米水凝胶。通过金属盐离子的缓慢释放，可有效控制金属盐离子与单体间的反应速率，避免了反应速率过快导致纳米水凝胶分散性和稳定性差等问题。同时，无需使用额外交联剂和进一步实验负载金属盐离子，即可获取具有潜在抗菌性、抗炎性、甚至是可以促进骨修复的纳米水凝胶。此外，所获纳米凝胶可通过螯合、分散和吸附等机制可实现对病理性晶体结晶的抑制。同时，金属盐离子的同步引入可在发病部分局部可控释放，从而避免发病部位发炎或感染，甚至可以促进骨修复。该制备方法简单可控、绿色环保、易规模化生产，在生物医药领域有广阔的应用前景。
附图说明
[0023]图1为抗菌型纳米水凝胶的制备方法和应用流程图。
[0024]图2为实施例1制备的抗菌型纳米水凝胶的粒径分布图。
[0025]图3为抗菌型纳米水凝胶的扫描电镜图。
[0026]图中：(A)实施例1制备的抗菌型纳米水凝胶，(B)金属盐离子直接与单体混合制备的抗菌型纳米水凝胶。
[0027]图4为相同实验条件下，不添加抗菌型纳米水凝胶(对照组)和添加抗菌型纳米水凝胶(实施例1)制备的尿酸钠晶体的数码照片。
[0028]图中：(A)对照组获取的尿酸钠晶体，(B)实施例1获取的尿酸钠晶体。
[0029]图5为实施例1制备的抗菌型纳米水凝胶中Ga
3+
在模拟组织液中的可控释放曲线。
具体实施方式
[0030]以下结合附图和技术方案，进一步说明本专利技术的具体实施方式。
[0031]实施例1
[0032](1)将30mol％N
‑
异丙基甲基丙烯酰胺、40mol％甲基丙烯酸和20mg十二烷基硫酸钠分散于49mL纯净水中，将30mol％N
‑
叔丁基丙烯酰胺分散于1mL乙醇中；
[0033](2)配制10mL30mM硝酸镓水溶液，并装入截留分子本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)制备单体分散液；(2)配制金属盐水溶液，并装入透析装置中，用于控制金属盐离子的释放速率；(3)将步骤(1)的单体分散液和步骤(2)中装有金属盐水溶液的透析装置装入密闭容器中，再将密闭容器置于温度为40
‑
100℃的油浴锅中，并排除密闭容器中的氧气；(4)在步骤(3)的体系中加入引发剂，在无氧环境中搅拌进行交联反应；(5)将步骤(4)获取的产物分离、洗涤、干燥，得到粒径均一的抗菌型纳米凝胶。2.根据权利要求1所述的抗菌型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述透析装置为微量透析装置、悬浮透析管或透析袋，透析装置的截留分子量为100
‑
1000Da。3.根据权利要求1所述的抗菌型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述排除密闭容器中的氧气所用的方法为抽真空法或气体取代法；气体取代法中所用的气体为氮气、氩气，流速为5
‑
100mL min
‑1，排氧时间为10
‑
90min。4.根据权利要求1所述的抗菌型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过氧化合物和偶氮类引发剂，引发剂的浓度为0.2
‑
50mM，搅拌速度为0
‑
1000rpm，交联反应时间为3
‑
24h。5.根据权利要求1所述的抗菌型纳米水凝胶的制备方法，其特征在于，所述引发剂为过硫酸钾、过硫酸铵、2,2'
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：姜晓滨，孟英爽，禹铭杨，贺高红，刁计波，肖武，李祥村，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：