一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术属于医用生物材料技术领域，具体涉及一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶及其制备方法。为了克服临床肿瘤治疗中急需解决的复发和转移、以及术后感染问题，本发明专利技术先采用多巴胺对透明质酸进行修饰，并制备末端巯基改性的普朗尼克F127，再将两者经加成反应交联得到透明质酸/多巴胺/普朗尼克水凝胶，最后将负载银离子的黑磷纳米片包封在水凝胶内，制备得到一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶。该复合水凝胶不仅可以有效防止肿瘤复发转移和抗感染，同时兼具组织粘附性、生物相容性、自愈合性、可注射性等优良特征，可用于恶性肿瘤术后复发、转移及伤口感染的预防和治疗，为新型植入剂的研发提供了新的思路和策略。为新型植入剂的研发提供了新的思路和策略。为新型植入剂的研发提供了新的思路和策略。

【技术实现步骤摘要】
一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶及其制备方法


[0001]本专利技术属于医用生物材料
，具体涉及一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶及其制备方法。

技术介绍

[0002]恶性肿瘤对人类健康构成了非常严重的威胁。现阶段的肿瘤临床治疗中，以手术切除为主的治疗手段面临着因肿瘤大面积浸润而导致癌细胞清除不彻底的问题，加之术后患者的免疫力低下，极有可能出现复发和转移，抗癌形势不容乐观。同时，手术切除肿瘤后，创面和外界环境直接接触，很有可能引起细菌感染，对手术创面进行抗菌处理也是促进患者尽早康复的必要环节。在目前实体瘤的临床治疗中，以手术切除为主的治疗方法面临两大问题：肿瘤细胞清除不完全引起的术后复发和创面暴露引起的细菌感染。传统的肿瘤术后创面常采用抗菌药物加敷料进行治疗，但是存在敷料形状与伤口性质不匹配、抗菌效果差、抗菌时效短、容易发生二次感染、不能促进组织再生功能的问题。具体而言，常用的肿瘤切除包括开放手术和微创手术。开放手术的病变部位完全暴露，手术视野清晰，可以尽可能切除肿瘤组织，但留下的较大伤口极易感染，患者恢复缓慢。相反，微创手术虽然可以缩短术后愈合时间，但由于手术空间有限，很难完全切除癌组织，极易导致肿瘤复发。因此，迫切需要一种既能平衡感染和复发，又能适用于两种手术方式的方法。
[0003]水凝胶作为一种常用的可植入性生物医学材料，是物理或者化学交联的天然或合成聚合物，具有三维网状结构，能在水中溶胀但不溶于水，兼具固体和液体的性质。由于其含水量高及与人体组织结构相近的特点，具有非常好的生物相容性，可以在手术创面处提供湿润和低氧的微环境，减少体液流失，加速伤口愈合，是作为肿瘤手术创面植入剂的理想材料之一。同时，经过多年的发展，在传统水凝胶的基础上，又赋予其越来越多与生物医学用途相适应的功能特性，如增加了水凝胶的组织粘附性、生物降解性、自愈合性等，无论在其制备储存还是生物医学功能上都打下了非常良好的基础。因此，目前水凝胶敷料已经成为该领域的研究热点。
[0004]然而，可植入水凝胶需要足够的强度和韧性来应对体内复杂的环境，因此往往缺乏液体流动性，难以完全填充到不规则的肿瘤切除腔中，给植入手术带来一定的难度。目前临床上外科粘合剂等手术用水凝胶往往需要多种成分的液体前体进行原位胶凝，不仅操作复杂，而且对于非水平创面也比较困难。因此，开发具有较好组织粘连性、可简化预处理过程的“即插即用”水凝胶可大大提高临床手术的便利性和效率。
[0005]另外，随着生物医学领域中对于复合纳米治疗平台研究的深入，单纯针对治疗手段的研究已经无法完全满足对于肿瘤精确治疗的需求，相较而言，以水凝胶作为肿瘤的术后植入治疗平台，可以将包括化学治疗、光热治疗、光动力治疗、免疫治疗等的多种治疗方式进行融合，以实现对于肿瘤复发、转移以及细菌感染的防治。因此，需要研发一种粘附性能好、凝固快且具有抗肿瘤杀菌功能的复合水凝胶。

技术实现思路

[0006]为了克服上述现有技术的不足，本专利技术提供一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶的制备方法，在水凝胶体系中包载银离子的黑磷纳米片(BP
‑
Ag)，用于抑制肿瘤复发转移和细菌繁殖。黑磷纳米片(BP NSs)作为一种强光热剂，可以实现光控局部多重光热处理，杀死切除后残留的肿瘤细胞，而银离子作为一种广谱抗菌剂，可以实现长期抑菌而不产生耐药性。该水凝胶体系不仅可以有效防止肿瘤复发转移和抗感染，同时兼具组织粘附性、生物相容性、自愈合性、可注射性等优良特征，为新型植入剂的研发提供了新的思路和策略，克服了当前临床肿瘤治疗中急需解决的复发和转移、以及术后感染问题，具有良好的临床应用前景。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：
[0008]本专利技术第一方面提供了一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0009]S1、将透明质酸溶解于磷酸缓冲溶液中，加入活化剂进行活化后再加入多巴胺，经反应后得到多巴胺修饰的透明质酸(HA
‑
DA)；
[0010]S2、将普朗尼克F127(F127)溶解于有机溶剂中，再加入三乙胺和对硝基苯氯甲酸酯(p
‑
nitrophenylchloroformate，p
‑
NPC)溶剂进行活化，然后将活化的普朗尼克F127再次溶解于有机溶剂中，加入半胱胺进行末端巯基修饰后经浓缩和沉淀获得末端巯基改性普朗尼克F127(Plu
‑
SH)；
[0011]S3、先通过液相剥离法制备黑磷纳米片溶液，再将银盐溶液加入黑磷纳米片溶液中，经反应后制得负载银离子的黑磷纳米片(BP
‑
Ag)；
[0012]S4、将步骤S1的多巴胺修饰的透明质酸和步骤S2的末端巯基改性普朗尼克F127于磷酸缓冲溶液中通过巯基和多巴胺邻苯二酚结构氧化的醌结构之间的迈克尔加成反应进行交联，然后再加入步骤S3的负载银离子的黑磷纳米片继续进行反应，制备得到负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶(BP
‑
Ag@HA
‑
DA
‑
Plu复合水凝胶)。
[0013]透明质酸(Hyaluronic acid,HA)，是由D
‑
葡萄糖醛酸和N
‑
乙酰基葡萄糖胺二糖重复单元组成的线性聚阴离子多糖，具有良好的保湿性、粘弹性、非免疫原性、可降解性和生物相容性。F127为聚氧乙烯聚氧丙烯醚三嵌段聚合物，因其具有可注射性及良好的生物相容性已被FDA批准用于人体，具有独特的热响应特性，可以使水凝胶在室温时保持液体状态，而在体温和生理pH环境下凝固为半固体状水凝胶，通过调节F127的加入比例和交联度，可在机体和手术室温度之间控制临界凝胶温度(CGT)，实现预交联水凝胶在手术过程中的“即插即用”。黑磷(Black Phosphorus，BP)的晶格是一个相互链接的六元环，每个原子都与其他三个原子相连，由于键角的缘故，每一层会形成一个波纹状带褶皱的平面。这就使得通过液相超声剥离法制得的黑磷纳米薄片具有极高的比表面积，可以进行药物负载并且具有极佳的载药量。同时，黑磷纳米片具有良好的光热转换效率，可以通过吸收近红外光产生光热效应。黑磷纳米片由于具有良好的生物相容性和可降解性，以及良好的光热转换效率，可以通过吸收近红外光产生光热效应，有效地杀伤肿瘤组织，而通过负载于持久粘附性水凝胶中进行术后的原位植入，黑磷纳米片可以在外部近红外光源的控制下对患处反复实施光热治疗，从而更加彻底地杀灭残余肿瘤细胞，达到抑制局部复发的目的。同时，银离子可以通过溶解细胞膜、改变细胞的通透性、抑制细菌脱氢酶的活性、与DNA结合
破坏其结构等多种方式对细菌进行杀伤。且因为银离子与巯基可以产生络合作用，与带负电荷的黑磷纳米片产生电荷吸附作用，非常容易负载于该水凝胶体系中，以此提升体系整体的抗菌效果。
[0014]为此，针对当前临床肿瘤治疗中急需解决的复发和转移、以及术后感染问题，本专利技术采用多巴胺对透明质酸进行本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、将透明质酸溶解于磷酸缓冲溶液中，加入活化剂进行活化后再加入多巴胺，经反应后得到多巴胺修饰的透明质酸；S2、将普朗尼克F127溶解于有机溶剂中，再加入三乙胺和对硝基苯氯甲酸酯溶剂进行活化，然后将活化的普朗尼克F127再次溶解于有机溶剂中，加入半胱胺进行末端巯基修饰后经浓缩和沉淀获得末端巯基改性普朗尼克F127；S3、先通过液相剥离法制备黑磷纳米片溶液，再将银盐溶液加入黑磷纳米片溶液中，经反应后制得负载银离子的黑磷纳米片；S4、将步骤S1的多巴胺修饰的透明质酸和步骤S2的末端巯基改性普朗尼克F127于磷酸缓冲溶液中通过巯基和多巴胺邻苯二酚结构氧化的醌结构之间的迈克尔加成反应进行交联，然后再加入步骤S3的负载银离子的黑磷纳米片继续进行反应，制备得到负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述活化剂为碳化二亚胺盐酸盐和羟基丁二酰亚胺，碳化二亚胺盐酸盐：羟基丁二酰亚胺的质量比为2:1。3.根据权利要求1所述的一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述透明质酸在磷酸缓冲溶液中的质量浓度为20
‑
30mg/mL，所述透明质酸和多巴胺的质量比为2:(0.5～2)。4.根据权利要求1所述的一种负载银离子和黑磷纳米片的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述普朗尼克F127与有机溶剂...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢中建，高楠莎，
申请(专利权)人：深圳市儿童医院，
类型：发明
国别省市：