[發明專利]一種可注射自愈合抗菌水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201911065324.2
• 申請日: 2019-11-04
• 公開（公告）號: CN112773942B
• 公開（公告）日: 2022-06-14
• 發明（設計）人: 蔡杰;謝芳;陳毅軍;陸藝文
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: A61L27/52
• 分類號: A61L27/52;A61L27/50;A61L27/54;A61L27/26;A61L26/00;C08J3/075;C08L89/00;C08L5/08;C08H1/00;C08B37/08
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 吳楚

本發明涉及一種可注射自愈合抗菌水凝膠的制備方法，采用氫氧化鉀/尿素水溶液為溶劑，在常溫下快速攪拌并超聲后使天然蠶絲剝離為納米纖維，然后經過分離制得均勻的蠶絲納米纖維溶液。將蠶絲納米纖維選擇性氧化后與甲殼素季銨鹽溶液或殼聚糖季銨鹽溶液混合，得到可注射自愈合抗菌蠶絲納米纖維/甲殼素或殼聚糖季銨鹽水凝膠。所得水凝膠同時具有優異的生物活性、生物可降解性。

技術領域

本發明涉及一種可注射自愈合抗菌水凝膠的制備方法，屬于納米材料和生物應用組織工程領域。

背景技術

近年，由于動態化學可逆的性質在氣體吸附和分離、納米復合材料制備和新材料的構筑等方面有廣泛應用，受到越來越多研究者們的關注。此外，動態化學也被用于設計并構筑具有可注射性或自修復能力的水凝膠，可注射水凝膠由于其突出的優點在載藥、細胞培養以及組織工程等方面具有廣泛應用。在已報道構筑適合細胞封裝、生物醫用組織工程的水凝膠中，具有自修復能力的可注射水凝膠擁有巨大的優勢。

季銨化甲殼素和季銨化殼聚糖是天然聚多糖衍生物，具有優異的生物可降解性、抗菌性和生物活性。蠶絲是天然動物絲蛋白，具有優良的機械性能和理化性質，如柔韌性和抗拉伸強度、透氣透濕性、緩釋性等。納米尺度的蠶絲納米纖維表面具有豐富的醛基、硫醇基、羥基、羧基等基團，拓展了蠶絲納米纖維的應用。蠶絲納米纖維的制備方法包括自上而下和自下而上這兩種方式。自下而上的方法首先利用溶劑如無機鹽溶液(溴化鋰水溶液(Adv.Mater.2017,29,1702769.)、氯化鈣/乙醇水溶液(Sci.Rep.2017,7,2107.))、濃酸(Adv.Sci.2017,4,1700191.)或離子液體(J.Phys.Chem.B 2017,121,6108-6116.)溶解絲蛋白，然后通過自組裝成絲蛋白納米纖維。在這種方法中，破壞絲蛋白分子間的氫鍵作用，由于溶解過程中蠶絲原纖維結構的破壞，再生絲納米纖維的結構與天然絲不同，由蠶絲納米纖維所制備的材料性能往往不如天然蠶絲。另一方面，自上而下的方法涉及使用較弱的溶劑，如鹽酸/甲酸(Mater.Sci.Eng.,C 2015,48,444-452)、甲酸-氯化鈣(J.Mater.Chem.B2014,2,3879-3885)、甲酸-溴化鋰(Biomacromolecules 2016,17,3000-3006.)和六氟異丙醇(Nat.Commun.2017,8,1387.)使蠶絲選擇性溶解得到蠶絲納米纖維。此外，將脫膠蠶絲加入到預冷至-12℃的氫氧化鈉/尿素溶液中，經過多次循環冷凍-解凍后透析至中性，然后進行超聲處理，可以得到蠶絲納米纖維溶液(ACS Nano 2018,12,11860-11870)。雖然氫氧化鈉和氫氧化鉀化學性質類似，但是蠶絲在氫氧化鈉/尿素水溶液中必須采用循環冷凍-解凍方法才能有效剝離蠶絲纖維得到納米纖維，不僅耗時、耗能，而且剝離效率并不明顯，依然存在許多微米級的蠶絲纖維無法剝離，因而難以實際應用。而本申請通過選擇氫氧化鉀/尿素水溶液可以在在室溫條件下將蠶絲纖維完全剝離成納米纖維，因而是一種高效、低成本、節能的“綠色”工藝。而且進一步將蠶絲納米纖維進行選擇性氧化，與具有抗菌性的季銨化甲殼素或季銨化殼聚糖之間通過形成動態共價鍵，得到具有可注射自愈合的抗菌蠶絲納米纖維/甲殼素或殼聚糖季銨鹽水凝膠。這種新型水凝膠在創面修復、組織工程支架、藥物和蛋白緩控釋等生物醫用材料領域有廣泛應用前景。

發明內容

本發明針對現有技術存在的問題，提供了一種同時具有可注射、自愈合、抗菌性、生物活性良好、生物可降解的蠶絲納米纖維/甲殼素或殼聚糖季銨鹽水凝膠的制備方法。

本發明解決上述技術問題所采用的方案是：

一種可注射自愈合抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)采用氫氧化鉀/尿素水溶液為溶劑，其中氫氧化鉀的濃度為10wt％～25wt％，尿素的濃度為5wt％～30wt％，以蠶絲為溶質，在室溫下快速攪拌1分鐘～6小時，超聲后使天然蠶絲剝離為納米纖維，經過分離制得均勻的蠶絲納米纖維溶液，然后將蠶絲納米纖維選擇性氧化；