[發明專利]一種pH敏感光纖集成光熱水凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 202310058844.0
• 申請日: 2023-01-16
• 公開（公告）號: CN116376053A
• 公開（公告）日: 2023-07-04
• 發明（設計）人: 趙政;閔亞軍;陳詩璐;李冠霖;韓蕊嘉
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L83/08;C08L5/08;C08K5/00;A61L26/00;A61K41/00;A61K9/06;A61P31/04;A61P17/02
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 李欣榮

本發明公開了一種pH敏感光纖集成光熱水凝膠的制備方法，包括如下步驟：1)將鐵鹽溶液加入原兒茶醛溶液中進行室溫攪拌反應，濃縮，得原兒茶醛和鐵的螯合物溶液；2)將羅丹明B加入聚二甲基硅氧烷預聚體中，加熱聚合得pH敏感的聚二甲基硅氧烷光纖；3)將步驟1)所得螯合物加入羧甲基殼聚糖溶液中，再將步驟2)所得pH敏感的聚二甲基硅氧烷光纖包埋進混合溶液中，室溫反應成膠，即得所述pH敏感光纖集成光熱水凝膠。本發明結合水凝膠固有的抗菌性能和近紅外輔助抗菌效果，可大大提高抗菌效果，為傷口提供良好的修復環境，加速細菌感染傷口的快速愈合；同時可快速、可逆、準確地實時監測傷口的pH值，適用性廣。

技術領域

本發明屬于生物醫用材料技術領域，具體涉及一種pH敏感光纖集成光熱水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

水凝膠作為一種具有三維(3D)網絡結構的聚合物材料，具有良好的傷口滲出物吸收性能和較高的保水能力，可為傷口愈合提供適宜的愈合環境。此外，水凝膠的三維多孔聚合物網絡結構類似于天然細胞外基質，可模擬細胞生長的微環境，加速傷口愈合。因此，水凝膠被認為是最有前途的傷口敷料。

羧甲基殼聚糖(CMCS)作為一種殼聚糖衍生物，具有良好的生物相容性和生物活性，良好的水溶性和抗菌活性。這使得CMCS在作為傷口敷料中具有廣闊的應用前景。光熱治療(PTT)是一種高效的抗菌策略，不僅能夠避免抗生素濫用引起的耐藥性問題，而且具有時空可控性及對正常組織損傷小等優勢。近些年，具有近紅外熱響應的無機材料(如碳納米材料、貴重金屬納米材料、金屬硫化物材料，等)得到了廣泛研究，但這些無機納米材料不能被降解，會長期停留在生物體內進而造成潛在的生物毒性。因此具有良好生物相容性，生物降解性和合成可控性的有機光熱材料被認為是更有潛力的光熱劑。

光纖傳感器具有眾多優點，如高靈敏度、小尺寸、電流隔離和對電磁場的免疫力，可用于監測各種物理和化學參數。聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一種柔軟且可拉伸的聚合物，具有優異的機械性能、化學穩定性和光學性能，因此，它在光纖傳感領域有著廣泛的應用。然而，PDMS光學傳感光纖具有疏水表面的PDMS光纖不利于細胞粘附和生長，當其與傷口直接接觸時會阻礙傷口愈合。如何解決PDMS光學生物傳感器在傷口動態監測方面的應用是一個重要問題。

目前，用于監測傷口pH系統大多數基于電化學傳感和比色傳感(酸堿指示劑和碳量子點參雜)，但這些方法仍存在一定缺點，如：基于電化學傳感用于監測pH系統設計復雜(電路的設計)且抗電磁干擾能力差(外界的磁場和電場變化會影響其傳感效果)，而基于比色傳感用于監測pH系統往往會涉及到酸堿指示劑和碳量子點參雜，通常這些指示劑得生物相容性較低，而碳量子點得可控制備與生物相容性(長期停留在生物體內而造成潛在的生物毒性)都存在著巨大得爭議。相比之下，光纖傳感具有靈活性，電流隔離和電磁場抗擾度等優勢被用于監測各種物理和化學參數。盡管眾多基于光纖傳感用于監測pH系統被開發出來，但是用于監測傷口pH的光纖傳感系統卻罕為報道。因此，如何基于光纖傳感開發出具有診療一體化平臺用于傷口管理對光纖傳感在生物醫用方面發展具有著重要的意義。

發明內容

本發明的主要目的在于針對現有技術存在的問題和不足，提供一種pH敏感光纖集成光熱水凝膠，具有優異的抗菌效果，良好的力學性能、良好的組織粘附性和自愈性；可為傷口提供良好的修復環境，加速細菌感染傷口的快速愈合；同時可快速、可逆、準確地實時監測傷口的pH值；可應用于傷口的治療和管理；且涉及的制備方法較簡單、操作方便，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種pH敏感光纖集成光熱水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

1)將鐵鹽溶液加入原兒茶醛溶液中，加入堿液調節pH值，進行室溫攪拌反應，濃縮，得原兒茶醛和鐵的螯合物溶液；

2)將羅丹明B加入聚二甲基硅氧烷預聚物中均勻分散，脫氣；注入模具(硅膠管等)中，加熱進行聚合反應，得pH敏感的聚二甲基硅氧烷光纖；