一种智能水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及医用材料技术领域，提供了一种智能水凝胶及其制备方法和应用。本发明专利技术在TEMPO氧化纳米纤维素表面引入多巴胺，氧化葡聚糖表面引入3

【技术实现步骤摘要】
一种智能水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及医用材料
，尤其涉及一种智能水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]皮肤作为一个外部屏障，发挥着至关重要的功能，在保护身体免受外部损伤和微生物侵入的同时，维持一个稳定的生理环境。作为人体最大的器官，皮肤容易受到手术、烧伤、创伤和慢性疾病的损伤，常常导致组织缺陷，极大地影响着全球数百万人的生活质量。组织工程已经成为缓解患者身体和心理痛苦的必要手段。在临床实践中，创面管理需要具有预防细菌感染、抑制炎症、促进愈合的物质基质。传统敷料如纱布、棉絮、创可贴、绷带和棉花等通常被使用，但它们缺乏生物活性和保持湿润环境的能力，因此只适用于表浅伤口，并需要频繁更换。因此，开发具有生物相容性和保湿能力的现代敷料对于有效促进愈合、提高患者预后和降低医疗费用至关重要。
[0003]水凝胶具有类似于细胞外基质的三维多孔结构，并含有丰富的水，已成为一种流行的创面管理解决方案。除了创造湿润环境、吸收创面渗出液和减少患者不适感之外，水凝胶敷料非常适用于经历重要拉伸张力的身体部位，如关节和颈部。值得一提的是，由植物细胞壁衍生出来的纤维素纳米纤维由于其纳米尺度、丰富性、可调控表面化学性质以及生物相容性、生物降解性、无毒性、非过敏性和非细胞毒性等特性，在组织工程的生物材料方面得到广泛研究。然而，纳米纤维素水凝胶在创面愈合工程方面仍然存在挑战，目前的纳米纤维素水凝胶力学性能差，难以满足细胞生长的需求，并且目前的纳米纤维素水凝胶通常不具有自修复性，使用时间较短，需要频繁更换。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种智能水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术提供的智能水凝胶力学性能好，具有自修复性能，且抗菌性好，作为伤口敷料使用具有优异的创面治疗效果，并且使用寿命长。
[0005]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种智能水凝胶，包括以下质量分数的制备原料：
[0007]多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素1～5％，3
‑
氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖1～6％，壳聚糖0.5～2％，聚乙烯醇0.5～2％，余量的水。
[0008]优选的，所述多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素的制备方法包括以下步骤：
[0009]将TEMPO氧化纳米纤维素与1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
(二甲氨基)丙基)盐酸碳二亚胺、n
‑
羟基琥珀酰亚胺、盐酸多巴胺和水混合进行缩合反应，得到所述多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素。
[0010]优选的，所述TEMPO氧化纳米纤维、1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
(二甲氨基)丙基)盐酸碳二亚胺和n
‑
羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1:0.2～0.6:0.2～0.6；所述TEMPO氧化纳米纤维与盐酸多巴胺的摩尔比为1:0.2～0.8。
[0011]优选的，所述缩合反应的温度为室温，时间为12～24h。
[0012]优选的，所述3
‑
氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖的制备方法包括以下步骤：
[0013]将高碘酸钠、葡聚糖和水混合进行氧化反应，得到氧化葡聚糖；
[0014]将所述氧化葡聚糖和3
‑
氨基苯硼酸混合进行缩合反应，得到所述3
‑
氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖。
[0015]优选的，所述高碘酸钠与葡聚糖的摩尔比为1:1～4；所述葡聚糖与3
‑
氨基苯硼酸的摩尔比为1～2:1。
[0016]优选的，所述氧化反应的温度为室温，反应时间为6～10h；所述缩合反应的温度为室温，反应时间为8～14h。
[0017]本专利技术还提供了上述方案所述智能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0018]将多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素、3
‑
氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖、壳聚糖、聚乙烯醇和水混合后依次进行反应和固化，得到所述智能水凝胶。
[0019]优选的，所述反应的温度为室温，时间为8～24h；所述固化的温度为室温，时间为12～24h。
[0020]本专利技术还提供了上述方案所述的智能水凝胶或上述方案所述制备方法制备的智能水凝胶在制备伤口敷料中的应用。
[0021]本专利技术提供了一种智能水凝胶，包括以下质量分数的制备原料：多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素1～6％，3
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氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖1～5％，壳聚糖0.5～2％，聚乙烯醇0.5～2％，余量的水。本专利技术在TEMPO氧化纳米纤维素表面引入多巴胺，氧化葡聚糖表面引入3
‑
氨基苯硼酸，结合壳聚糖与聚乙烯醇，构筑了一个基于席夫碱键以及硼酸酯键的具有双重交联网络的水凝胶结构。本专利技术利用席夫碱键以及硼酸酯键的特性，增强了水凝胶体系的力学性能；并且，由于席夫碱键以及硼酸酯键的可逆性，本专利技术提供的智能水凝胶展现出良好的自修复性能，进一步增加了水凝胶的使用寿命，为获得具有较长使用寿命的环保、廉价和高性能的伤口敷料材料提供了新思路；此外，本专利技术制备的智能水凝胶由于含有壳聚糖，表现出优异的抗菌性能，有助于防止伤口处的细菌感染，进而促进伤口的修复，在创口敷料领域具有广阔的应用前景。
[0022]本专利技术还提供了上述方案所述智能水凝胶的制备方法，本专利技术采用一锅法将多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素、3
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氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖、壳聚糖与聚乙烯醇混合，通过反应和固化制备得到智能水凝胶。本专利技术的反应过程中无有毒有害试剂的加入，步骤简单，发展绿色化学的同时也提高了生产效率，并且本专利技术在制备时无需大型设备，有利于后期工业制备，能够进一步推广使用。
附图说明
[0023]图1为实施例6制备的智能水凝胶的应力
‑
应变曲线；
[0024]图2为实施例6制备的智能水凝胶的自修复过程的数码相片；
[0025]图3为实施例6制备的智能水凝胶的应力
‑
应变循环曲线；
[0026]图4为实施例6制备的智能水凝胶对大肠杆菌的抑菌效果；
[0027]图5为实施例6制备的智能水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌效果；
[0028]图6为实施例6制备的智能水凝胶对小鼠创面伤口的治疗效果。
具体实施方式
[0029]本专利技术提供了一种智能水凝胶，包括以下质量分数的制备原料：
[0030]多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素1～5％，3
‑
氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖1～6％，壳聚糖0.5～2％，聚乙烯醇0.5～2％，余量的水。
[0031]如无特殊说明，本专利技术采用的各个原料均为市售。
[0032]以质量分数计，本专利技术提供的智能水凝胶的制备原料包括多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素1～5％，优选为2～4％。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种智能水凝胶，其特征在于，包括以下质量分数的制备原料：多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素1～5％，3
‑
氨基苯硼酸接枝的氧化葡聚糖1～6％，壳聚糖0.5～2％，聚乙烯醇0.5～2％，余量的水。2.根据权利要求1所述的智能水凝胶，其特征在于，所述多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素的制备方法包括以下步骤：将TEMPO氧化纳米纤维素与1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
(二甲氨基)丙基)盐酸碳二亚胺、n
‑
羟基琥珀酰亚胺、盐酸多巴胺和水混合进行缩合反应，得到所述多巴胺接枝的TEMPO氧化纳米纤维素。3.根据权利要求2所述的智能水凝胶，其特征在于，所述TEMPO氧化纳米纤维、1
‑
乙基
‑3‑
(3
‑
(二甲氨基)丙基)盐酸碳二亚胺和n
‑
羟基琥珀酰亚胺的摩尔比为1:0.2～0.6:0.2～0.6；所述TEMPO氧化纳米纤维与盐酸多巴胺的摩尔比为1:0.2～0.8。4.根据权利要求2所述的智能水凝胶，其特征在于，所述缩合反应的温度为室温，时间为12～24h。5.根据权利要求1所述的智能...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪工画，屈庆，李蕾，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：