用于伤口愈合的水凝胶敷料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种水凝胶敷料，所述水凝胶敷料是由聚(N‑异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶通过自由基聚合反应得到的半互穿网络水凝胶。本发明专利技术还公开了所述水凝胶敷料的制备方法。本发明专利技术的水凝胶敷料，由热响应的坚韧粘着水凝胶组成，结合了高延展性、韧性、组织粘附和改变巨噬细胞反应等特性，具有机械活性和免疫调节的功效。该敷料能强烈地附着在皮肤上，并应对皮肤温度的暴露来积极地收缩伤口，以加速伤口愈合。这种新的机械治疗、无生物的方法，有望在各种医学环境中得到广泛的使用。

【技术实现步骤摘要】
用于伤口愈合的水凝胶敷料及其制备方法
本专利技术涉及生物材料
，具体涉及一种用于伤口愈合的水凝胶敷料及其制备方法。
技术介绍
糖尿病或循环系统紊乱导致的各种类型的伤口，包括急性术后伤口，创伤性伤口，烧伤和慢性伤口，仍是临床上的主要关注点，对患者和社会产生重大影响。伤口愈合是重要的生理过程，涉及止血，炎症，增殖和组织重塑的进化保守序列。伤口愈合反应期间的关键过程是恢复上皮层以恢复皮肤屏障的完整性。尽管已经广泛使用了诸如纱布，棉绒和水凝胶之类的各种伤口敷料，但是现有的粘性伤口敷料由于其缓慢和被动的愈合行为而不能令人满意地治疗大面积或慢性伤口。为了促进伤口愈合，人们致力于提供抗菌剂来保护伤口免受病原体感染，并采用生物活性剂(例如生长因子或细胞)来加速细胞增殖和组织重塑。尽管如此，这种功能性伤口敷料通常受制于复杂的制备过程，与药物相关的潜在副作用，成本高，处理和储存困难以及封装的生物活性剂有效负载和控制释放的问题。除了用伤口敷料包裹抗菌剂和生物活性剂以促进伤口愈合外，调节固有免疫细胞，尤其是巨噬细胞也引起了广泛的关注，后者在促进组织再生、促进组织重塑中起着关键作用。据报道，基于甲基丙烯酸(MAA)的材料能够使巨噬细胞朝着促再生(M2)表型极化。巨噬细胞的这种极化可以进一步调节炎症相关细胞因子的分泌，例如白介素-1β(IL-1β)，白介素-10(IL-10)，白介素-6(IL-6)和肿瘤坏死因子-α(TNF-α)，以促进组织再生。此外，MAA可以通过促进周围组织的新生血管形成并调节血管生成相关因子，包括血小板衍生的生长因子-B(PDGF-B)，碱性成纤维细胞生长因子(bFGF)，血小板反应蛋白-1(TSP-1)，血管内皮生长因子(VEGF)和CXC基序趋化因子-10(CXCL-10)，从而促进伤口愈合。因此，设计具有免疫调节能力的伤口敷料可能是一种无需额外药物即可促进伤口愈合的有趣策略。具有长期粘合性，优异的机械性能和高生物相容性的粘性水凝胶作为伤口敷料引起了广泛的关注。然而，通过被动促进愈合的常规伤口敷料通常难以显示出理想的功效。尽管已经引入了各种药物或细胞来加速愈合过程，但是这种策略往往受到限制，包括药物的副作用，复杂的制备过程和高成本。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种水凝胶敷料，其由热响应的坚韧粘着水凝胶组成，结合了高延展性、韧性、组织粘附和改变巨噬细胞反应等特性，具有机械活性和免疫调节的功效。该敷料能强烈地附着在皮肤上，并应对皮肤温度的暴露来积极地收缩伤口，以加速伤口愈合。这种新的机械治疗、无生物的方法，有望在各种医学环境中得到广泛的使用。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了如下的技术方案：本专利技术第一方面提供了一种水凝胶敷料，所述水凝胶敷料是由聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶通过自由基聚合反应得到的半互穿网络水凝胶(PNIPAm-P)。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(Poly(N-IsopropylAcrylamide)，简称PNIPAm)是由单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)聚合而成的。PNIPAm的水溶液升温至约32℃时发生相变，由均相体系转变成非均相体系，化学交联的PNIPAm水凝胶当升温至32℃左右时体积骤然收缩。当PNIPAm的大分子链上同时具有亲水性的酰氨基和疏水性的异丙基，使得线型PNIPAm的水溶液以及交联后的PNIPAm水凝胶都呈现出温度敏感特性，因此，近年来这类热敏性高分子材料在药物控释、生化分离以及化学传感器等方面得到广泛应用。基于甲基丙烯酸(MethacrylicAcid，简称MAA)的材料是可促进伤口愈合的血管再生材料。它们可以制成不同的形式，例如珠子，多孔支架，水凝胶和光滑涂层。更重要的是，基于MAA的材料不包含生物活性剂，但它们具有生物学作用。最近的研究阐明了MAA的作用机理。与这种生物材料相互作用的巨噬细胞倾向于抗炎表型(M2)，并且胰岛素生长因子-1(IGF-1)的分泌增加。这种分泌增加了内皮细胞的增殖和迁移，这与周围组织中较高的血管密度和改善的愈合相一致。此外，基于MAA的材料不会表现出明显的异物反应。因此，这类材料展现出广泛的生物医学应用前景。明胶(Gelatin，简称Gel)，一种大分子的亲水胶体,是胶原部分水解后的产物。无色至浅黄色固体，相对分子质量约50000～100000。相对密度1.3～1.4。不溶于水，但浸泡在水中时，可吸收5～10倍的水而膨胀软化，如果加热，则溶解成胶体，冷却至35～40℃以下，成为凝胶状。因其具有较高的生物相容性、生物可降解性且体内降解后不产生其他副产物、无免疫原性和血液相容性以及具有与胶原相同的组分和生物性质，广泛应用于组织工程和药物递送系统中。本专利技术的水凝胶敷料由聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶组成，通过自由基聚合反应得到半互穿网络水凝胶PNIPAm-P。该水凝胶通过氨基/羧基反应强烈地附着在皮肤上，然后由于水凝胶中的成分PNIPAm对皮肤温度具有响应性，从而实现主动收缩伤口。PMAA则以聚合物长链的形式穿插在PNIPAm水凝胶网络中，通过包括巨噬细胞极化在内的内源性机制来促进伤口愈合和新血管形成。明胶作为一种天然高分子材料，使PNIPAm-P水凝胶具有更好的延展性、韧性、组织粘附和生物相容性。体外和体内研究表明，它们在加速和支持皮肤伤口愈合方面有很好的功效。因此本专利技术所述机械活性和免疫调节粘合剂敷料PNIPAm-P是理想的医疗产品。进一步地，合成所述水凝胶敷料的原料中，聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶的质量比为1：1：1～4：1：1，优选为4：1：1。进一步地，在25℃下，所述水凝胶敷料的孔径为7～8μm；在37℃下，所述水凝胶敷料的孔径为4～5μm。孔径的显著减小表明含有PNIPAm-P水凝胶具有优良的温度敏感收缩性能。作为优选，所述PNIPAm-P水凝胶的孔径为7～8μm。本专利技术第二方面提供了第一方面所述的一种水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：将聚甲基丙烯酸钠、交联剂和明胶溶液加入到聚(N-异丙基丙烯酰胺)溶液中，混合均匀后，通N2除氧，然后加入引发剂和促进剂，密封，在0～40℃条件下聚合反应6-8h，从而得到所述水凝胶敷料。本专利技术中，在制备PNIPAm-P水凝胶时，通过控制加入到NIPAm的水溶液中明胶与PMAA-Na粉末的量，即可得到NIPAm与明胶和PMAA-Na的质量不同的PNIPAm-P水凝胶。进一步地，所述聚甲基丙烯酸的分子量为6～100kDa，溶液的浓度为25mg/mL。进一步地，所述明胶溶液的浓度为25mg/mL，所述聚(N-异丙基丙烯酰胺)溶液的浓度为100mg/mL。进一步地，所述交联剂为常用水溶性交联剂，如N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、乙二醇二丙烯酸酯、间苯撑双马来酰亚胺、季戊四醇三丙烯酸酯等。进一步地，所述引发剂为常用水溶性引发剂，如无机盐类的过硫酸盐、过氧化氢、水溶偶氮引发剂等，所述促进剂为常用于氧化还原反应的促进剂，如四甲基乙二胺、三乙胺等。<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水凝胶敷料，其特征在于，所述水凝胶敷料是由聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶通过自由基聚合反应得到的半互穿网络水凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶敷料，其特征在于，所述水凝胶敷料是由聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶通过自由基聚合反应得到的半互穿网络水凝胶。


2.如权利要求1所述的一种水凝胶敷料，其特征在于，合成所述水凝胶敷料的原料中，聚(N-异丙基丙烯酰胺)、聚甲基丙烯酸和明胶的质量比为1：1：1～4：1：1。


3.如权利要求1所述的一种水凝胶敷料，其特征在于，在25℃下，所述水凝胶敷料的孔径为7～8μm；在37℃下，所述水凝胶敷料的孔径为4～5μm。


4.根据权利要求1-3任一项所述的一种水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将聚甲基丙烯酸钠、交联剂和明胶溶液加入到聚(N-异丙基丙烯酰胺)溶液中，混合均匀后，通N2除氧，然后加入引发剂和促进剂，密封，在0～40℃条件下聚合反应6-8h，从而得到所述水凝胶敷料。

【专利技术属性】
技术研发人员：胡佳颖，陈倩，刘庄，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32