[發明專利]可3D打印的ε-聚賴氨酸抗菌水凝膠及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 202010980656.X
• 申請日: 2020-09-17
• 公開（公告）號: CN112111072A
• 公開（公告）日: 2020-12-22
• 發明（設計）人: 遲波;王曉雪
• 申請（專利權）人: 南京工業大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08J3/28;C08L77/04;C08L1/28;A61L26/00;A61L27/26;A61L27/50;A61L27/52;A61L27/54;B33Y70/00
• 代理公司: 江蘇致邦律師事務所 32230
• 代理人: 徐蓓;邵林

本發明公開一種可3D打印的ε?聚賴氨酸抗菌水凝膠及其制備方法和應用，包括：混合甲基丙酸修飾的ε?聚賴氨酸聚合物和甲基丙烯酸縮水甘油酯修飾的羧甲基纖維素聚合物及含有光引發劑的水溶液得到混合溶液，再注入3D打印機進行3D打印，打印的同時采用紫外光照射。本發明利用甲基丙烯酸和甲基丙烯酸縮水甘油酯上的碳碳雙鍵在光引發劑的存在下，通過紫外光誘導自由基聚合，將ε?聚賴氨酸與羧甲基纖維大分子聚合物交聯在一起，形成三維網絡結構的水凝膠，具有良好的力學性能，生物相容性好、可生物降解、實施條件溫和可控。ε?聚賴氨酸特有的抗菌活性對革蘭氏陰性菌和陽性菌均有抑制效果，可有效預防創面傷口感染，可應用于醫用敷料及組織工程材料等領域。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料領域，具體涉及一種可3D打印的光交聯ε-聚賴氨酸抗菌水凝膠及其制備方法和其應用。具體是通過雙鍵自由基聚合在紫外光照的條件下發生自由基聚合交聯得到水凝膠多孔支架材料。

背景技術

皮膚組織工程的出現為大面積皮膚損傷的修復與重建開辟了新的途徑。而水凝膠因其多孔結構并具有濕、軟特性成為研究的熱點。水凝膠可模擬細胞基質，與皮膚相似的粘彈性與機械強度，并因其良好的生物相容性能夠促進細胞生長繁殖，有效促進皮膚傷口愈合。被視為一種比較理想的皮膚組織替代材料，廣泛地應用于組織工程領域，如：細胞載體、生長因子/活性藥物載體、創面修復和組織工程支架等。

ε-聚賴氨酸(ε-PL)是一種水溶性高分子，ε-PL是賴氨酸α-位上羰基和ε-位氨基結合的產物，由25～30個賴氨酸殘基組成，ε-PL是一種的陽離子聚合多肽，主鏈上含有大量游離氨基，易于修飾，可發生交聯、螯合、衍生化等反應，相對分子質量在3600～4300之間，可通過化學合成法、提取法和微生物發酵法獲得，具有高生物相容性、可降解、無毒、抗菌、保濕等特點，而且其與蛋白質二級結構相似等優良特性，使ε-聚賴氨酸在蛋白質結構模擬、生物醫學領域應用方面被認為是最具應用潛力的生物材料之一。而羧甲基纖維素是一種多糖類聚合物，具有低毒性，可降解性和良好的生物相容性，在組織工程，藥物載體，食品包裝等方面都有廣泛的應用。

目前，水凝膠材料的成型方式主要包括化學交聯(自由基聚合，酰胺化反應，邁克爾加成等)、物理交聯(氫鍵締合，離子配位等)等方式。但現有技術的成型方式往往不夠溫和，或者交聯成型后的水凝膠會帶有一定的細胞毒性，存在生物相容性差或機械強度不足等問題。

現有技術中，可通過3D打印制備具有一定形狀的水凝膠支架，為了使得水凝膠在3D打印過程中按照預定形狀成型，水凝膠的成型時間和成型方式成為了關鍵因素。

發明內容

針對上述現有技術的問題，本發明一種可3D打印的ε-聚賴氨酸抗菌水凝膠及其制備方法和應用，該水凝膠敷料，制備條件溫和、生物相容性好、可3D打印成型，可以廣泛的應用組織工程材料等領域。

為實現上述目的，本發明采用如下的技術方案：

一種可3D打印的ε-聚賴氨酸水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

混合甲基丙酸修飾的ε-聚賴氨酸聚合物(ε-PL-MA)和甲基丙烯酸縮水甘油酯修飾的羧甲基纖維素聚合物(CMC-GMA)及含有光引發劑的水溶液得到混合溶液，將所述混合溶液注入3D打印機進行3D打印，在打印的同時采用紫外光照射。

優選的，所述3D打印采用solidworks軟件畫所需要的模型。

優選的，所述3D打印利用simplify 3D給3D打印機設置程序。

優選的，所述紫外光照射的時間為15～60s即可成膠。

優選的，所述甲基丙酸修飾的ε-聚賴氨酸聚合物(ε-PL-MA)由如下方法制得：

室溫下向甲基丙烯酸(MA)的水溶液中加入EDC和NHS活化羧基，之后加入ε-聚賴氨酸，控制pH值為4～6，于25～60℃反應12～24h即得。