一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶材料的制备方法和用途技术

本发明专利技术公开了一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶的制备方法，所述方法为将单醛改性的海藻酸钠溶液和酰肼改性的明胶溶液混合后所得，所述单醛改性的海藻酸钠为重复结构单元中含1个醛基的海藻酸钠衍生物。本发明专利技术的制备方法简单，成本低，易工业化生产。利用本发明专利技术的方法，避免了开环氧化形成不稳定水凝胶的问题，所得可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶材料具有良好的生物相容性，能够在10s内快速成胶，并且同时具有优异的喷雾成膜性和自愈合性，在制备可喷雾成膜的自愈合生物材料中，特别是伤口敷料中，具有非常好的应用前景。

Preparation and application of self healing alginate / gelatin hydrogel material capable of spraying film forming

【技术实现步骤摘要】
一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶材料的制备方法和用途
本专利技术属于水凝胶材料领域，具体涉及一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶材料的制备方法和用途。
技术介绍
水凝胶是具有独特物理性质(软、含水和可调谐多孔结构)和良好生物相容性的3D网络结构的“软和湿”类材料。因此，它们被广泛用于组织工程和再生医学，诊断，药物输送，伤口敷料，和医疗器械。自愈合水凝胶材料在材料出现微裂缝、缺损以及被破坏时，能够拟合生物体特性，自体在一定的条件下产生缺损修复的功能，而并不需要外加材料的补给。自愈合水凝胶由于上述独特的自愈合能力，可在损伤后恢复原来的结构和性能，并延长材料寿命，在生物医学领域具有非常好的应用潜力。外伤是急诊科主要的疾病谱之一，灾害、战争、交通事故、打架伤害等多种原因均可导致外伤，外伤往往具有病势急迫、病情复杂、多样等特点。传统的外伤伤口处理方法是在伤口处包扎伤口敷料，但是在包扎或换药时由于牵拉易损伤新鲜肉芽组织导致患者疼痛和恐惧；此外，为了避免进一步的伤口污染，往往需要快速上药，而传统伤口敷料的包扎程序较复杂，增加了伤口污染的几率。因此，可喷雾成膜的伤口敷料引起了人们的关注。可喷雾成膜的伤口敷料能够在患者伤口处喷雾成膜，上药程序简单，避免了包扎过程中牵拉易损伤导致的疼痛，减小了上药过程中的伤口污染几率。但是，目前还没有水凝胶能够同时具有自愈合性和可喷雾成膜性，因而很大程度上限制了水凝胶在伤口敷料方面的应用。例如PAM/藻酸盐、PEG/壳聚糖、和琼脂糖/PEG这些水凝胶作为伤口敷料时，尽管表现出许多优点，包括自愈能力、pH响应、组织粘附性和细胞相容性，但是因为它们不能立即形成保护膜，所以不能用于送医院前的大规模创伤(在灾害、战争和交通事故中造成的)治疗。因此，研究出一种能够快速成胶的、同时具有优异的喷雾成膜性和自愈合性的水凝胶具有非常重要的意义。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种能够快速成胶的、同时具有优异的喷雾成膜性和自愈合性的海藻酸钠/明胶基水凝胶的制备方法和用途。本专利技术提供了一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶的制备方法，所述方法为将单醛改性的海藻酸钠溶液和酰肼改性的明胶溶液混合后所得，所述单醛改性的海藻酸钠为重复结构单元中含1个醛基的海藻酸钠衍生物。进一步地，所述单醛改性的海藻酸钠的重复结构单元为进一步地，所述单醛改性的海藻酸钠溶液的制备方法包括以下步骤：(1)将海藻酸钠和3-氨基-1，2-丙二醇在去离子水中搅拌，混合均匀；(2)在步骤(1)所得液体中加入碳化二亚胺类催化剂，搅拌反应，提纯即得二醛改性的海藻酸钠；(3)将步骤(2)所得二醛改性的海藻酸钠溶于去离子水中，加入氧化剂,进行氧化反应，提纯即得单醛改性的海藻酸钠。进一步地，步骤(1)中，所述海藻酸钠与3-氨基-1，2-丙二醇的摩尔比为1：(0.8～1.2)，优选为1：1；所述海藻酸钠的粘度为350-550mPa.s；和/或，步骤(2)中，所述催化剂为1-乙基-3-(3-(二甲基氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸盐；所述反应是在pH5.0～6.0的条件下进行的，所述反应的温度为室温，反应时间为20～30小时，优选为24小时；所述海藻酸钠与催化剂的摩尔比为1：(0.8～1.2)，优选为1：1；步骤(2)中，所述提纯的方法为：将反应后所得液体置于透析袋中，在乙醇和去离子水中交替透析,然后将透析完的液体冷冻干燥，即可；所述透析袋的分子截留量为14000Da；和/或，步骤(3)中，所述氧化反应是在避光条件下进行的，所述氧化剂为高碘酸钠；所述氧化反应的温度为室温，氧化反应的时间为1～3小时，优选为2小时；所述二醛改性的海藻酸钠与氧化剂的质量比为(5～10)：1，优选为8:1；步骤(3)中，所述提纯的方法为：将氧化反应后所得液体置于透析袋中，在去离子水中透析,然后将透析完的液体冷冻干燥，即可；所述透析袋的分子截留量为14000Da。进一步地，所述酰肼改性的明胶是由下述方法制备得到的：将明胶和己二酸二肼在去离子水中搅拌溶解，进行酰胺化反应，提纯即得酰肼改性的明胶。进一步地，所述明胶和己二酸二肼的质量比为3.0：(1.5～2.5)，优选为3.0：2.1，所述明胶的平均分子量为50000Da；所述酰胺化反应是在1-乙基-3-(3-(二甲基氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三氮唑的存在下进行的；所述1-乙基-3-(3-(二甲基氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸盐和1-羟基苯并三氮唑的质量比为1：1；所述酰胺化反应是在pH5.5的条件下进行的，所述反应的温度为室温，反应时间为24小时；所述提纯的方法为：将酰胺化反应后所得液体置于透析袋中，在去离子水中透析,然后将透析完的液体冷冻干燥，即可；所述透析袋的分子截留量为14000Da。进一步地，所述单醛改性的海藻酸钠溶液与酰肼改性的明胶溶液的体积比为1:(1～3)，优选为1:2；和/或，所述单醛改性的海藻酸钠溶液的浓度为0.02g/ml，酰肼改性的明胶溶液的浓度为0.1g/ml。进一步地，所述混合的方式为：将所述单醛改性的海藻酸钠溶液和酰肼改性的明胶溶液置于容器中，搅拌；或所述混合的方式为：分别将所述单醛改性的海藻酸钠溶液和酰肼改性的明胶溶液装入喷雾瓶中，先后喷涂，即可。本专利技术还提供了上述方法制得的可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶在制备可喷雾成膜的自愈合生物材料中的用途。进一步地，所述可喷雾成膜的自愈合生物材料为伤口敷料。实验结果表明，本专利技术的制备方法简单，成本低，易工业化生产。利用本专利技术的方法，避免了开环氧化形成不稳定水凝胶的问题，所得可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶材料具有良好的生物相容性，能够在10s内快速成胶，并且同时具有优异的喷雾成膜性和自愈合性，在制备可喷雾成膜的自愈合生物材料中，特别是伤口敷料中，具有非常好的应用前景。显然，根据本专利技术的上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本专利技术上述基本技术思想前提下，还可以做出其它多种形式的修改、替换或变更。以下通过实施例形式的具体实施方式，对本专利技术的上述内容再作进一步的详细说明。但不应将此理解为本专利技术上述主题的范围仅限于以下的实例。凡基于本专利技术上述内容所实现的技术均属于本专利技术的范围。附图说明图1为单醛海藻酸钠的制备原理图。图2为酰肼明胶的制备原理图。图3为水凝胶的制备原理图。图4为水凝胶的自愈合图；其中，图I为原始的水凝胶样品，图II为切段后的水凝胶样品，图III为切段后不同颜色水凝胶段交替连接的样品，图IV为被拉伸的自愈合样品。图5为水凝胶的喷雾成膜图。具体实施方式本专利技术所用原料与设备均为已知产品，通过购买市售产品所得。其中，海藻酸钠的粘度为350-550mPa.s)，结构如下：明胶的平均分子量为5000本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶的制备方法，其特征在于：所述方法为将单醛改性的海藻酸钠溶液和酰肼改性的明胶溶液混合后所得，所述单醛改性的海藻酸钠为重复结构单元中含1个醛基的海藻酸钠衍生物。/n

【技术特征摘要】
1.一种可喷雾成膜的自愈合海藻酸钠/明胶基水凝胶的制备方法，其特征在于：所述方法为将单醛改性的海藻酸钠溶液和酰肼改性的明胶溶液混合后所得，所述单醛改性的海藻酸钠为重复结构单元中含1个醛基的海藻酸钠衍生物。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单醛改性的海藻酸钠的重复结构单元为


3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：所述单醛改性的海藻酸钠溶液的制备方法包括以下步骤：
(1)将海藻酸钠和3-氨基-1，2-丙二醇在去离子水中搅拌，混合均匀；
(2)在步骤(1)所得液体中加入碳化二亚胺类催化剂，搅拌反应，提纯即得二醛改性的海藻酸钠；
(3)将步骤(2)所得二醛改性的海藻酸钠溶于去离子水中，加入氧化剂,进行氧化反应，提纯即得单醛改性的海藻酸钠。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：步骤(1)中，所述海藻酸钠与3-氨基-1，2-丙二醇的摩尔比为1：(0.8～1.2)，优选为1：1；所述海藻酸钠的粘度为350-550mPa.s；
和/或，步骤(2)中，所述催化剂为1-乙基-3-(3-(二甲基氨基)丙基)碳化二亚胺盐酸盐；所述反应是在pH5.0～6.0的条件下进行的，所述反应的温度为室温，反应时间为20～30小时，优选为24小时；所述海藻酸钠与催化剂的摩尔比为1：(0.8～1.2)，优选为1：1；
步骤(2)中，所述提纯的方法为：将反应后所得液体置于透析袋中，在乙醇和去离子水中交替透析,然后将透析完的液体冷冻干燥，即可；所述透析袋的分子截留量为14000Da；
和/或，步骤(3)中，所述氧化反应是在避光条件下进行的，所述氧化剂为高碘酸钠；所述氧化反应的温度为室温，氧化反应的时间为1～3小时，优选为2小时；所述二醛改性的海藻酸钠与氧化剂的质量比为(5～10)：1，优选为8:1；
步骤(3)中，所述提纯的方法为：将氧化反应后所得液体置于透析袋中，在去离子水中透析,然后将透...

【专利技术属性】
技术研发人员：李鸿，杜艳，李林，杨爱萍，吕国玉，彭海涛，郑衡，
申请(专利权)人：四川大学，
类型：发明
国别省市：四川;51