一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术适用于生物材料技术领域，提供了一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：在醋酸缓冲液中依次加入溶菌酶（LY）、葡萄糖氧化酶（GOx）、过氧化氢酶（CAT）和瑞舒伐他汀钙，最后加入戊二醛（GA），将混合溶液在一定温度下放置，形成稳定的水凝胶结构。采用本发明专利技术方法制备的水凝胶，一方面能在结构受损后，重新恢复其交联结构和机械性能，表现出优异的耐用性和稳定性；另一方面针对糖尿病创伤微环境的特点，借助水凝胶中多酶级联反应和包埋药物的联合作用，降低创伤处血糖浓度、抑制细菌感染、对抗炎症反应、调节氧化还原平衡和促进细胞迁移等，实现对糖尿病慢性创伤的多因素协同治疗。创伤的多因素协同治疗。创伤的多因素协同治疗。

【技术实现步骤摘要】
一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法


[0001]本专利技术属于生物材料
，尤其涉及一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法。

技术介绍

[0002]糖尿病慢性创伤是糖尿病患者最常见的并发症，由于病人伤口组织复杂的微环境，常常会导致瘢痕组织增生和长久不愈合的现象，从而引发糖尿病足溃疡、糖尿病视网膜病变和心血管疾病等疾病，更甚者会发展为败血症，威胁患者健康。正常创伤修复过程主要分为以下四个阶段：凝血阶段、炎症阶段、增殖阶段和重塑阶段，四个阶段以特定顺序、在特定的时间内发生，保证了伤口的有效愈合。然而，糖尿病慢性创伤中的高血糖环境容易引发细菌持续感染、炎症过度反应、氧化还原失衡和血管生成障碍等，进而降低具有重要修复功能的生物大分子活性，使创伤修复在炎症阶段停滞，再到增殖阶段转变延迟，严重阻碍了糖尿病创伤的愈合过程。
[0003]敷料对于治疗慢性创伤修复具有巨大潜力，它是一种局部治疗方案，不仅可以吸收伤口周围渗出物，而且可以在创伤部位直接治疗。此外创伤敷料可以是多功能集成的，它们会提供透气环境，保护伤口免受微生物感染，清除伤口渗出物并促进组织再生，例如水凝胶、纳米纤维、水胶体和薄膜等被用于治疗糖尿病慢性创伤修复。
[0004]水凝胶是一种亲水性的三维交联网络结构，目前水凝胶已经获得FDA批准被用于医学治疗，包括创伤愈合、软组织填充、组织粘合剂和密封剂、肌腱包裹及软性隐形眼镜等方面。水凝胶在创伤复过程中具有优异的保湿性、透气性和生物相容性，能维持良好的创伤修复环境，另外水凝胶三维网格结构与细胞外基质结构相似，有效促进成纤维细胞和内皮细胞增殖、分化和迁移，直接加速慢性创伤修复。但是糖尿病创伤由于其高血糖环境和免疫功能受损，会使细菌容易滋生和繁殖，从而引发组织局部水肿和缺氧，以及相关的酶、活性氧自由基和炎症递质的释放，生长因子活性降低，导致其向慢性创伤转化。尽管水凝胶由于其优异的可塑性、保湿性、缓释性和生物相容性等特征，已成为创伤修复的理想支架材料之一，用于负载多种治疗性分子以缩短其愈合过程。然而，人体关节如膝盖、手腕、脚踝等的频繁活动，极易造成水凝胶结构的破坏，使其性状发生改变，从而影响创伤修复进程，甚至导致二次感染。所以如何针对糖尿病创伤的特点制备多功能水凝胶敷料是急需解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，旨在解决糖尿病创伤难以愈合，以及人体关节如膝盖、手腕、脚踝等的频繁活动，极易造成其修复敷料损坏的问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：
[0007]一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0008]步骤一、在醋酸缓冲液中依次加入LY、GOx、CAT和瑞舒伐他汀钙，最后加入GA；
[0009]步骤二、将步骤一得到的混合溶液在一定温度下放置，形成稳定的水凝胶结构。
[0010]进一步的，所述步骤一中，在pH＝6.0的所述醋酸缓冲液中依次加入10wt％的LY、0.02wt％的GOx、0.04wt％的CAT和0.02wt％的瑞舒伐他汀钙，最后加入0.5wt％的GA。
[0011]进一步的，所述步骤二中，将步骤一得到的混合溶液在4℃下放置1h，形成稳定的水凝胶结构。
[0012]进一步的，所述GOx催化1
‑
硫代
‑
β
‑
D
‑
葡萄糖(β
‑
GlcSH)产生H2S和H2O2，生成的H2O2被CAT清除，完成水凝胶酶级联反应。
[0013]进一步的，所述β
‑
GlcSH的合成步骤如下：
[0014]在甲醇溶剂中加入2.7mmol的2，3，4，6
‑
四乙酰基
‑1‑
硫代
‑
β
‑
D
‑
葡萄糖和4.1mmol的甲醇钠，室温下搅拌3h后，在反应混合液中加入离子交换树脂酸化，过滤浓缩，冷冻干燥后得到β
‑
GlcSH。
[0015]一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法制备得到的水凝胶。
[0016]进一步的，所述水凝胶应用于糖尿病慢性创伤修复中，重新恢复受损结构的交联结构和机械性能，并降低创伤处血糖浓度、抑制细菌感染、对抗炎症反应、调节氧化还原平衡和促进细胞迁移，实现对糖尿病慢性创伤的多因素协同治疗。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：
[0018]采用本专利技术制备方法制得的水凝胶，其主要由LY、GOx和CAT三种酶分子组成，通过表面的氨基与戊二醛的醛基之间的动态交联反应制备而成。一方面，水凝胶可通过动态亚胺键在不同pH条件下成键与断键，调控水凝胶的自修复性能，可防止治疗过程中因水凝胶破损而导致的二次感染；另一方面，利用水凝胶中LY内在的抗菌性能、GOx/CAT双酶级联反应产生的H2S和清除自由基的能力，以及pH响应的药物释放性质，实现了集抗菌、抗炎、抗氧化等多功能协同修复糖尿病慢性创伤。
附图说明
[0019]图1为水凝胶的制备及pH响应性示意图。
[0020]图2中a为产生H2S的反应原理图；图2中b为不同底物浓度下，水凝胶的H2S产率统计图。
[0021]图3为水凝胶自修复性能研究，其中a为宏观自修复图；b为不同修复时间下SEM形貌的结构示意图。
[0022]图4为第
Ⅴ
组水凝胶与S.aureus作用后菌落、抑菌圈和细菌形貌变化图。
[0023]图5中a为DPPH被不同水凝胶清除后UV
‑
vis光谱图；图5中b为不同水凝胶的DPPH清除率统计图。
[0024]图6为RAW内炎症因子变化图，其中a为TNF
‑
α；b为IL
‑
6。
[0025]图7为14d内小鼠背部创伤变化图。
具体实施方式
[0026]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。
[0027]以下结合具体实施例对本专利技术的具体实现进行详细描述。
[0028]本专利技术一个实施例提供的一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0029]步骤一、在醋酸缓冲液中依次加入LY、GOx、CAT和瑞舒伐他汀钙，最后加入GA；
[0030]步骤二、将步骤一得到的混合溶液在一定温度下放置，形成稳定的水凝胶结构。
[0031]在本专利技术实施例中，优选的，LY又被称为胞壁质酶，可通过水解破坏细菌壁中肽聚多聚糖聚合物的1,4
‑
糖苷键，杀伤革兰氏阴性菌及革兰氏阳性菌，从而有效抑制细菌感染。而GOx与CAT的双酶组合，可完成以下级联催化，如图3中a，即在有氧条本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、在醋酸缓冲液中依次加入LY、GOx、CAT和瑞舒伐他汀钙，最后加入GA；步骤二、将步骤一得到的混合溶液在一定温度下放置，形成稳定的水凝胶结构。2.根据权利要求1所述的用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤一中，在pH = 6.0的所述醋酸缓冲液中依次加入10 wt%的LY，0.02 wt%的GOx、0.04 wt%的CAT和0.02 wt%的瑞舒伐他汀钙，最后加入0.5 wt%的GA。3.根据权利要求1所述的用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤二中，将步骤一得到的混合溶液在4 ˚
C下放置1 h，形成稳定的水凝胶结构。4.根据权利要求1所述的用于糖尿病慢性创伤修复的自修复水凝胶的制备方法，其特征在于，所述GOx催化β
‑
GlcSH产生H2S和H2O2，生成的H2O2被CAT清除，完成水凝胶酶级联反应。5.根据权利要求4所述的用于糖...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗全，黄宜兵，冯蒙蒙，郭佳乐，王慧，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：