[發明專利]一種具有智能抗菌和長效生物分子釋放功能的快速自修復凝膠的制備方法和應用

有效

• 申請號: 201810814575.5
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN109106975B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 陳鑫;田然;袁萍耘;陳莉;張繼雯;田雨
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: A61L26/00
• 分類號: A61L26/00;C08J3/075;C08L5/08
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 安彥彥

一種具有智能抗菌和長效生物分子釋放功能的快速自修復凝膠的制備方法和應用，將乙二胺四乙酸二鈉溶液與硝酸鐵溶液混合均勻后，加入到透明質酸溶液中，在室溫下混合均勻后，靜置，得到自修復凝膠。僅僅通過配位作用便可實現水凝膠的產生，本發明反應周期短，反應條件極易滿足，產率高，無副產物，易于實現工業化生產，且能有效提高工作效率。自修復水凝膠可作為被感染組織再生應用的新型生物活性材料，可作為修復炎癥皮膚的凝膠貼片。

技術領域

本發明涉及高分子材料技術與生物醫用材料領域，具體涉及一種具有智能抗菌和長效生物分子釋放功能的快速自修復凝膠的制備方法和應用。

背景技術

水凝膠是一種親水性3D網絡結構聚合物，具有良好的生物相容性、高含水量和可調節的結構性狀，從而廣泛應用于生物醫學領域。該凝膠不僅可以將生物活性分子(例如藥物、蛋白質或抗體)嵌入前體溶液中實現靶遞送之外，還能夠提供與胞外基質相似的環境，其中多孔結構允許營養物、代謝物的交換和細胞遷移，從而促進組織再生。

然而，水凝膠在植入過程中很容易受到微生物的侵襲，可能導致體內的感染和炎癥反應，這是組織工程中的一大難題。為了提高水凝膠材料的抗微生物性質，近年來不同研究機構也做了相關的研究，例如將抗菌物質(抗生素/銀納米顆粒)通過物理負載和/或化學反應將抗微生物成分裝載在水凝膠網絡上。但是，盡管在水凝膠上裝載或接枝抗菌物質有利于抑制感染，但持續的抗菌過程還是會出現一些負面問題：例如對正常組織的毒副作用、誘導細菌具有越來越高的耐藥性、有效時間很有限、合成步驟復雜等，尤其對哺乳動物細胞的不良作用更為明顯。因此，設計一種對正常組織安全無毒，但能由感染部位的細菌觸發其抗菌過程的智能水凝膠，對生物醫學工程的發展意義重大。

此外，機體內植入的水凝膠在身體日常運動過程中將不可避免的受到持續機械外力的影響，從而導致凝膠變形甚至破損。該過程不僅增加了微生物入侵引起感染的風險，而且凝膠誘導組織再生的性能也將由于結構破壞而極大地削弱。針對以上問題，利用動態可逆的超分子相互作用構筑的水凝膠由于其具有優良的自愈能力因而被廣泛關注。各種超分子化學包括氫鍵、主客體相互作用、靜電相互作用和金屬—配體配位作用等為自修復水凝膠的構筑提供了可行的途徑。然而，同時具有按需抗菌特性以精準抑制細菌生長和自修復特性以確保結構/功能完整性的多功能水凝膠卻未被研究發現，這也成為了生物組織工程中亟待解決的一大問題。

發明內容

針對以上現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種具有智能抗菌和長效生物分子釋放功能的快速自修復凝膠的制備方法和應用，該方法簡單且條件溫和，易于工業化生產，制備的凝膠對健康組織無毒副作用、僅能由感染部位細菌觸發抗菌過程并且能夠快速自修復，此外，能夠有效實現細菌感染的缺損組織的再生。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種具有智能抗菌和長效生物分子釋放功能的快速自修復凝膠的制備方法，將乙二胺四乙酸二鈉溶液與硝酸鐵溶液混合均勻后，加入到透明質酸溶液中，在室溫下混合均勻后，靜置，得到自修復凝膠。

本發明進一步的改進在于，乙二胺四乙酸二鈉溶液是將乙二胺四乙酸二鈉加入到水中制得，乙二胺四乙酸二鈉溶液的濃度為20～30mg/mL；

硝酸鐵溶液是將硝酸鐵顆粒加入到水中制得，硝酸鐵溶液的濃度為20～40mg/mL；

透明質酸溶液是將透明質酸粉末加入到水中制得，透明質酸溶液的濃度為30mg/mL。

本發明進一步的改進在于，透明質酸的分子量為10～100萬分子。

本發明進一步的改進在于，透明質酸、硝酸鐵、乙二胺四乙酸二鈉的摩爾比為(3.2～4.8):2:1。

本發明進一步的改進在于，混合均勻是通過在300-600r/min下攪拌3～10min實現的。

本發明進一步的改進在于，靜置的時間為5～24h。