一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用，以有机酸改性明胶季铵盐为基材，以氧化海藻酸盐、硼砂和CuS@TA

【技术实现步骤摘要】
一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于生物材料领域，具体涉及一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是高分子进行交联形成的三维网络聚合物，因其高分子聚合物的骨架中存在亲水基团(如羟基、醚、氨基或羧基)，因此可以结合大量的水，具有良好的生物相容性和柔软性。在外科手术中，感染性创面的修复是目前临床操作的一个难题，传统抗菌方法存在很多缺点，例如，应用领域窄，抗菌性能差，缺乏持久性和不断地使用提高了细菌的耐药性等等。因此用抗菌抗炎的水凝胶来代替传统的抗菌方式。目前，常用的天然高分子水凝胶或负载金属离子(Ag，Ni，Sr等)抗菌，但抗菌效果仍然不佳，并且还存在一定的细胞毒性。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的在于克服上述技术不足，提供一种抗菌水凝胶及其制备方法和应用，解决现有技术中水凝胶抗菌效果不佳的技术问题。
[0004]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种抗菌水凝胶的制备方法：
[0005]以有机酸改性明胶季铵盐为基材，以氧化海藻酸盐、硼砂和CuS@TA
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Fe NPs作为交联剂，通过原位自交联，得到抗菌水凝胶；
[0006]其中，有机酸改性明胶季铵盐、氧化海藻酸盐、硼砂和CuS@TA
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Fe NPs的质量比为(5～30)：(2.5～15)：(0.1～10)：(0.01～5)。
[0007]进一步地，所述有机酸改性明胶季铵盐的制备步骤包括：
[0008]S11、将pH值为2～3的明胶水溶液和2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵溶液混合，反应6～12小时，得到氧位取代的明胶季铵盐；明胶和2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为10：(1～10)；
[0009]S12、配制氧位取代的明胶季铵盐水溶液，再加入有机酸反应8～12小时，经过透析烘干，得到有机酸改性明胶季铵盐；其中氧位取代的明胶季铵盐和有机酸的质量比为5：(8～12)。
[0010]更进一步地，步骤S11中，所述明胶水溶液的浓度为0.1g/mL，所述2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵溶液的浓度为0.01～0.1g/mL；步骤S12中，所述氧位取代的明胶季铵盐水溶液浓度为0.05g/mL。
[0011]更进一步地，有机酸为没食子酸。
[0012]进一步地，CuS@TA
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Fe NPs的制备步骤包括：
[0013]S21、向CuS分散液中加入TA溶液，混合均匀得到混合液A；
[0014]S22、向混合液A中加入FeCl3‑
6H2O溶液，得到混合液B，调节混合液B的pH值至弱碱性，通过离心收集沉淀物，得到CuS@TA
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Fe NPs；其中CuS、TA和FeCl3‑
6H2O的质量比为100：(70～90)：(18～25)。
[0015]更进一步地，步骤S21中，CuS采用CuS纳米球，具体制备步骤包括：向PVP
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K30水溶
NPs抗菌水凝胶的粘附性能结果图。
[0033]图7为本专利技术制备得到的有机酸改性明胶季铵盐
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氧化海藻酸盐包覆CuS@TA
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Fe NPs抗菌水凝胶的光热结果图。
[0034]图8是本专利技术制备得到的有机酸改性明胶季铵盐
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氧化海藻酸盐包覆CuS@TA
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Fe NPs抗菌水凝胶对大鼠感染伤口修复的效果图。
具体实施方式
[0035]为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0036]本专利技术提供一种有机酸改性明胶季铵盐
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氧化海藻酸盐包覆CuS@TA
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Fe NPs抗菌水凝胶的制备方法，以有机酸改性明胶季铵盐为基材，通过添加化学交联剂氧化海藻酸盐、硼砂和CuS@TA
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Fe NPs，进行原位自交联，其中添加的四硼酸钠(硼砂)能够加速原位自交联，使其快速凝胶化，CuS@TA
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Fe NPs还作为物理交联剂，形成三维网络结构；同时添加的CuS@TA
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Fe NPs使其具备光热效果。
[0037]有机酸改性明胶季铵盐：氧化海藻酸盐：硼砂：CuS@TA
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Fe NPs的质量比为(5～30)：(2.5～15)：(0.1～10)：(0.01～5)。
[0038]本专利技术主要机理：传统明胶水凝胶基本没有抗菌性能，本专利技术通过将明胶进行改性成明胶季铵盐使水凝胶兼具抗菌性，其次通过接枝没食子酸使水凝胶具备抗氧化性。最后加入CuS@TA
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Fe NPs使水凝胶具备光热性，具有光热疗法(PTT)和光动力疗法(PDT)，既能起到很好的抗菌性能，同时还能防止耐药性的产生，同时提升水凝胶的抗菌和抗氧化性。此外，水凝胶的粘附性能和力学性能都有显著提高。
[0039]本专利技术制备方法具体包括如下步骤：
[0040](1)明胶季铵盐的制备：称取明胶溶于去离子水中，在40～50℃搅拌待完全溶解之后。用1％(v:v)稀盐酸调节PH值到2～3左右，搅拌均匀。用去离子水溶解的2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵，加入到充分分散的明胶中，反应6～12小时，加入一定量的去离子水稀释之后，随后将产物在蒸馏水中透析，用旋转蒸发仪除掉大部分的水分，冻干得到氧位取代的明胶季铵盐(O
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Gel)。其中明胶和2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为10：(1～10)；明胶水溶液的浓度为0.1g/mL，2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵溶液的浓度为0.01～0.1g/mL；
[0041](2)有机酸改性明胶季铵盐制备：称取制备好的氧位取代的明胶季铵盐溶于去离子水中，在40～50℃搅拌，待完全溶解后。加入终浓度为8～12％(w:v)的没食子酸，反应8～12小时，得到明胶季铵盐
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没食子酸溶液。在蒸馏水中透析，用旋转蒸发仪除掉大部分的水分，烘干得到有机酸改性的明胶季铵盐(O
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Gel
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Ga)。其中氧位取代的明胶季铵盐和有机酸的质量比为5：(8～12)，氧位取代的明胶季铵盐水溶液浓度为0.05g/mL。
[0042](3)按配比称取有机酸改性明胶季铵盐溶于去离子水，得到溶液A；取氧化海藻酸盐溶于去离子水，得到溶液B，向溶液B中加入一定比例的硼砂，得到溶液C；然后将溶液A和溶液C等体积混合，在室温条件下进行磁力搅拌，混合均匀得到水凝胶前驱液。溶液C中交联剂氧化海藻酸盐和硼砂的浓度分别优选为4％和2％。
[0043](4)取水凝胶前驱液到烧杯中，加入一定量的CuS@TA
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Fe NPs磁力本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：以有机酸改性明胶季铵盐为基材，以氧化海藻酸盐、硼砂和CuS@TA
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Fe NPs作为交联剂，通过原位自交联，得到抗菌水凝胶；其中，有机酸改性明胶季铵盐、氧化海藻酸盐、硼砂和CuS@TA
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Fe NPs的质量比为(5～30)：(2.5～15)：(0.1～10)：(0.01～5)。2.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，所述有机酸改性明胶季铵盐的制备步骤包括：S11、将pH值为2～3的明胶水溶液和2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵溶液混合，反应6～12小时，得到氧位取代的明胶季铵盐；明胶和2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵的质量比为10：(1～10)；S12、配制氧位取代的明胶季铵盐水溶液，再加入有机酸反应8～12小时，经过透析烘干，得到有机酸改性明胶季铵盐；其中氧位取代的明胶季铵盐和有机酸的质量比为5：(8～12)。3.根据权利要求2所述的抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤S11中，所述明胶水溶液的浓度为0.1g/mL，所述2,3
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环氧丙基三甲基氯化铵溶液的浓度为0.01～0.1g/mL；步骤S12中，所述氧位取代的明胶季铵盐水溶液浓度为0.05g/mL。4.根据权利要求1
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3任一项所述的抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，有机酸为没食子酸。5.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，CuS@TA
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Fe NPs的制备步骤包括：S21、向CuS分散液中加入TA溶液，混合均匀得到混合液A；S22、向混合液A中加入FeCl3‑
6H2O溶液，得到混合液B，调节混合液B的pH值至弱碱性，通过离心收集沉淀物，得到C...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊李红，周小虎，褚莹莹，陈田田，谢益思，代志寅，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：