具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用技术

本发明专利技术提供了一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，先制备具有荧光效应的海藻酸钙凝胶，将其浸入包含铜离子的溶液中，得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料；再将该凝胶材料中的铜离子释放，得到具有荧光效应的海藻酸钙基凝胶材料。该方法利用海藻酸钠分别对钙离子和铜离子具有不同的响应性，使制备的凝胶材料具有荧光可逆效应；荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料应用于抗菌敷料时，释放铜离子抗菌的同时，使凝胶材料表现出荧光效应，实现了通过荧光可逆响应来智能监测敷料抗菌作用的效果。本发明专利技术的凝胶材料还兼具优异的抗菌性能和力学性能，且制备方法温和，工艺过程简单，对操作环境要求低，可快速批量制备，适合工业化生产。适合工业化生产。适合工业化生产。

【技术实现步骤摘要】
具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用


[0001]本专利技术涉及凝胶材料
，尤其涉及一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用。

技术介绍

[0002]新型医用敷料主要包括凝胶薄膜类、水凝胶类、藻酸盐类、泡沫类、水胶体类和药用类等，水凝胶材料因其含水量大、吸水性强、表面光滑不粘连伤口、良好的生物相容性等优点，在促进伤口愈合方面表现出独特的优势，被广泛应用于新型医用敷料的领域。如水凝胶高含水量的特性可持续为伤口提供湿润环境，并能促进伤口自溶性清创；水凝胶特殊的三维空间结构可提供高度模拟细胞外基质的微环境；其规则的孔隙可为细胞的增殖提供更大的有效面积，促使纤维细胞迅速附着、扩散和增殖，良好的刺激响应性可实现药物的负载和缓释。
[0003]水凝胶质软可以与不规则创面紧密贴合，但力学性能较差且单一化学组分极大的限制了水凝胶敷料的功能与应用，往往需要通过与其它材料共混和多层敷料进行辅助治疗，从而在提高力学强度的同时将多种材料的性能有效结合。但是此种方法可能会影响水凝胶材料的自身性能，且多材料结合提高了生产成本和工艺难度。
[0004]此外，荧光水凝胶因其具有稳定的荧光效果，可应用于生物成像、荧光检测、光学器件和光动力治疗、光催化等领域。专利技术专利(申请号为CN201610060548.4)公开了一种高强度荧光水凝胶及其制备方法，采用碳原子点作为荧光物质，掺杂与聚丙烯酰胺/海藻酸钠复合水凝胶材料中，得到共价/离子键交联的双互穿型高强度荧光水凝胶材料；但是该凝胶材料在制备过程中，需要添加交联剂、引发剂过硫酸铵等物质，具有强氧化性和腐蚀性，不利于荧光水凝胶在生物医用领域的应用；且该该制备工艺过于繁琐，难以控制凝胶的成型过程、结构的均匀性，不适合大量生产。现有技术中，少有研究将荧光水凝胶实现可逆响应，并应用于医用敷料和抗菌领域，对凝胶的效果发挥荧光监测的作用。
[0005]有鉴于此，有必要设计一种改进的具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，以解决上述问题。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，利用海藻酸钠分子分别对钙离子和铜离子具有不同的响应性，实现对凝胶敷料力学性能和对荧光性能的多重调控；制备的凝胶作为敷料应用时不仅具有抗菌功能，还可以通过荧光可逆响应实现智能监测敷料抗菌作用的效果，且凝胶材料的力学性能可控。
[0007]为实现上述专利技术目的，本专利技术提供了一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，其中，具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法包括以下步骤：
[0008]S1、制备具有荧光效应的海藻酸钙凝胶；
[0009]S2、将步骤S1得到的所述海藻酸钙凝胶浸入包含铜离子的溶液中，交联得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料；所述包含铜离子的溶液中的铜离子浓度为0.05～4mol/L；
[0010]S3、将步骤S2所述的海藻酸钙基凝胶材料中的铜离子释放，得到具有荧光效应的海藻酸钙基凝胶材料。
[0011]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S1中，所述海藻酸钙凝胶的制备工艺包括：将包含海藻酸钠的溶液进行注模干燥，得到凝胶薄膜，再将所述凝胶薄膜浸入包含钙离子的溶液中，制得所述海藻酸钙凝胶；所述包含钙离子的溶液中的钙离子浓度为0.05～4mol/L。
[0012]作为本专利技术的进一步改进，所述包含海藻酸钠的溶液中还包含羧甲基壳聚糖，所述羧甲基壳聚糖和所述海藻酸钠的质量比为1:(0.3～3)，优选为1:1。
[0013]作为本专利技术的进一步改进，所述包含海藻酸钠的溶液或包含海藻酸钠和羧甲基壳聚糖的溶液中，溶质的质量百分数均为0.5％～2.5％，优选为2％。
[0014]作为本专利技术的进一步改进，所述凝胶薄膜在所述包含钙离子的溶液中的浸泡时间为2～48h；所述海藻酸钙凝胶在所述包含铜离子的溶液中的浸泡时间为2～24h。
[0015]作为本专利技术的进一步改进，在步骤S3中，所述铜离子的释放方式包括：利用所述海藻酸钙基凝胶材料的pH响应性进行铜离子的释放，或采用乙二胺四乙酸溶液进行浸泡处理。
[0016]作为本专利技术的进一步改进，所述包含铜离子的溶液为包含五水硫酸铜、氯化铜、硝酸铜中的一种的水溶液；所述包含钙离子的溶液为包含氯化钙、无水氯化钙、乙二胺四乙酸二钠钙中的一种的水溶液。
[0017]作为本专利技术的进一步改进，所述包含钙离子的溶液为所述乙二胺四乙酸二钠钙的水溶液时，在所述凝胶薄膜浸入之前，需对所述乙二胺四乙酸二钠钙的水溶液进行酸处理，使其呈酸性。
[0018]一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的应用，将上述中任一项所述的制备方法制得的荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料，应用于抗菌敷料领域，用于伤口的覆盖或包扎。
[0019]作为本专利技术的进一步改进，所述荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料作为抗菌敷料应用后，其荧光效应显现，则该凝胶材料发挥抗菌效果。
[0020]本专利技术的有益效果是：
[0021]1、本专利技术的一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法，首先制备具有荧光效应的海藻酸钙凝胶，将其浸入包含铜离子的溶液中，交联得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料；再将海藻酸钙基凝胶材料中的铜离子释放，重新得到具有荧光效应的海藻酸钙基凝胶材料。本专利技术通过利用海藻酸钠分别对钙离子和铜离子具有不同的响应性，实现了对凝胶材料荧光性能的可逆调控，使制备的抗菌凝胶材料在应用于伤口敷料或抗菌材料时，因为应用环境pH为酸性使铜离子释放产生抗菌作用，抗菌凝胶材料重新具有荧光性质，通过荧光可逆响应实现智能监测敷料的作用效果；且凝胶材料作为敷料具有多重抗菌功能，力学性能较好。
[0022]2、本专利技术的海藻酸钙凝胶中，钙离子与海藻酸钠分子链中的G单元发生选择性螯合和交联作用，限制了海藻酸钠中自由旋转的发光体基团，使其聚集并表现出荧光效应，即凝胶材料在特定条件下表现出显著的荧光效果。但是钙离子与海藻酸钠M单元的螯合比较
弱，使得海藻酸钠分子链中的M单元仍处于游离状态。将钙离子诱导发光的海藻酸钙凝胶再浸入包含铜离子的溶液中，铜离子与海藻酸钠分子链中的M单元发生螯合配位作用，因为铜离子的存在，发光体基团上的能量会转换到Cu
2+
上，表现为凝胶材料发生荧光淬灭，则得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料。当荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料应用于抗菌敷料时，伤口周围环境为酸性，使得凝胶材料表面的Cu
2+
析出，产生抗菌作用的同时，抗菌敷料重新具有荧光效应，起到荧光智能监测敷料抗菌效果的功能。
[0023]3、本专利技术采用海藻酸钠和羧甲基壳聚糖的双组份聚合物制备凝胶材料，形成双网络结构材料，提高了凝胶材料的力学性能；且羧甲基壳聚糖自身具有抗菌功能，提高凝胶材料的抗菌效果。另外，在海藻酸钙和羧甲基壳聚糖的凝胶浸入铜离子溶液时，Cu
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可同时与海藻酸钠分子链的M单元和羧甲基壳聚糖的分子链产生螯本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、制备具有荧光效应的海藻酸钙凝胶；S2、将步骤S1得到的所述海藻酸钙凝胶浸入包含铜离子的溶液中，交联得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料；所述包含铜离子的溶液中的铜离子浓度为0.05～4mol/L；S3、将步骤S2所述的海藻酸钙基凝胶材料中的铜离子释放，得到具有荧光效应的海藻酸钙基凝胶材料。2.根据权利要求1所述的具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法，其特征在于，在步骤S1中，所述海藻酸钙凝胶的制备工艺包括：将包含海藻酸钠的溶液进行注模干燥，得到凝胶薄膜，再将所述凝胶薄膜浸入包含钙离子的溶液中，制得所述海藻酸钙凝胶；所述包含钙离子的溶液中的钙离子浓度为0.05～4mol/L。3.根据权利要求2所述的具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述包含海藻酸钠的溶液中还包含羧甲基壳聚糖，所述羧甲基壳聚糖和所述海藻酸钠的质量比为1:(0.3～3)，优选为1:1。4.根据权利要求3所述的具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述包含海藻酸钠的溶液或包含海藻酸钠和羧甲基壳聚糖的溶液中，溶质的质量百分数均为0.5％～2.5％，优选为2％。5.根据权利要求2所述的具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述凝...

【专利技术属性】
技术研发人员：王栋，严坤，万叶开，鲁振坦，李秀芳，
申请(专利权)人：武汉纺织大学，
类型：发明
国别省市：