本发明专利技术公开了一种含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料及其制备方法，该复合材料包括导电水凝胶和载药导电水凝胶，以及设置于所述导电水凝胶和载药导电水凝胶之间的柔性压电纳米发电机材料。该制备方法包括将所述柔性压电纳米发电机材料置于导电水凝胶和载药水凝胶之间。本发明专利技术的复合材料基于柔性压电纳米发电机材料、导电水凝胶和载药水凝胶所形成的“三明治”结构，可有效促进糖尿病足溃疡的愈合，作为一种无线自供电器件，可实现无线自供电的电刺激治疗与药物治疗相结合的目的。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于生物材料，具体涉及含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、糖尿病足溃疡(dfu)是糖尿病高血糖患者的常见并发症，会增加患者的感染率、非创伤性截肢甚至过早死亡的风险。电刺激和伤口敷料在dfu的防治中有着重要的积极作用，电刺激(es)通过增强细胞间信号传导、加速血液循环和促进细胞增殖来促进伤口愈合和组织再生。然而，es作为一种独立疗法，伤口仍然处于信号传输受损的状态，并且es不能提供伤口修复所需的抗菌和抗炎环境，治疗效果并不令人满意。导电水凝胶敷料具有提供细胞信号传导的导电介质以及诸如调节细胞活性和促进细胞粘附的优点。目前，通过将载药的导电水凝胶与外接电源相结合的方式可进一步促进糖尿病伤口愈合，但是外接电源有许多限制，例如在临床实践中常用的直流电刺激，由于人体皮肤的大阻抗，直流电刺激伤口需要高电压，对人体有害，并且患者有可能不遵守规定，不在诊所定期使用电刺激治疗。
2、为了提高患者依从性，有研究者设计了一种具有压电驱动摩擦电纳米发电机(pteng)的敷料，该发电机以导电水凝胶作为电极用于糖尿病足的伤口愈合，但是该敷料在临床运用过程中，伤口愈合更多的依赖于单一的电刺激，而且在材料的制备过程中会用到有毒试剂，有毒试剂的残留可能对伤口带来不利影响。
3、为了满足当前对临床敷料的要求，基于糖尿病足溃疡患者的敷料需要具备以下属性：a)能够提供es；b)易于使用；c)可穿戴设备；d)非侵入性；e)提供湿润的伤口环境并能为伤口提供药物；f)具有类似电子皮肤的特性。
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p>技术实现思路1、本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料及其制备方法，该复合材料包括导电水凝胶和载药导电水凝胶，以及设置于所述导电水凝胶和载药导电水凝胶之间的柔性压电纳米发电机材料，该复合材料基于柔性压电纳米发电机材料、导电水凝胶和载药水凝胶所形成的“三明治”结构，可有效促进糖尿病足溃疡的愈合，作为一种无线自供电器件，可实现无线自供电的电刺激治疗与药物治疗相结合的目的。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料，其特征在于，包括导电水凝胶和载药导电水凝胶，以及设置于所述导电水凝胶和载药导电水凝胶之间的柔性压电纳米发电机材料。
3、此外，本专利技术还提供一种制备上述的含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料的方法，其特征在于，包括：
4、提供柔性压电纳米发电机材料、导电水凝胶和载药水凝胶；
5、将所述柔性压电纳米发电机材料置于导电水凝胶和载药水凝胶之间。
6、上述的方法，其特征在于，所述柔性压电纳米发电机材料的制备方法包括：
7、步骤一、提供钛酸钡纳米线，具体包括：
8、步骤101、向氢氧化钠水溶液中加入二氧化钛粉末，搅拌10～24h，得到含二氧化钛体系；
9、步骤102、将所述含二氧化钛体系在160～200℃密闭反应12～24h；
10、步骤103、待反应后体系降至室温，收集沉淀，洗涤至中性，离心干燥，得到钛酸钠纳米线；
11、步骤104、向氢氧化钡水溶液中加入所述钛酸钠纳米线，以400～600rpm转速搅拌0.5～5h，密封，在160～240℃反应60～120min；
12、步骤105、待步骤104反应后体系降至室温，收集沉淀，洗涤至中性，离心干燥，得到钛酸钡纳米线；
13、步骤二、提供柔性压电纳米发电机，具体包括：
14、步骤201、将细菌纤维素置于去离子水中，均质，得到悬浮液；
15、步骤202、将所述钛酸钡纳米线加入上述悬浮液中，于400～600rpm转速下搅拌均匀，在真空度为0.1～10pa下真空抽滤，然后干燥，得到柔性压电纳米发电机材料。
16、上述的方法，其特征在于，步骤101中，所述含二氧化钛体系中二氧化钛的浓度为0.01～0.07g/ml，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5～12m。
17、上述的方法，其特征在于，步骤104中，所述氢氧化钡水溶液浓度为0.08～0.16m，所述钛酸钠纳米线的质量为氢氧化钡水溶液体积的0.002～0.006倍，所述钛酸钠纳米线质量的单位为g，氢氧化钡水溶液体积单位为ml。
18、上述的方法，其特征在于，步骤202中，所述细菌纤维素的质量为钛酸钡纳米线质量的50～250倍。
19、上述的方法，其特征在于，所述导电水凝胶和载药导电水凝胶均以聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液为主要原料，所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液的制备方法包括：
20、步骤101、将现配的氯化钠乙二醇溶液和硝酸银乙二醇溶液先后加入到聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液中，于300～600rpm转速条件下搅拌10～30min，密封，在120～160℃反应100～150min，在150～180℃反应30～60min；
21、步骤102、待反应后体系降至室温，得到固相，将所述固相先用丙酮洗涤2～3次，然后用无水乙醇和去离子水交替清洗2～3次；
22、步骤103、将清洗后固相分散于去离子水中，得到聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液。
23、上述的方法，其特征在于，步骤101中，所述氯化钠乙二醇溶液浓度为0.01～0.03m，硝酸银乙二醇溶液的浓度为0.1～0.4m，聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液的浓度为0.2～0.6m，所述氯化钠乙二醇溶液、硝酸银乙二醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液的体积比为1:2:2；步骤103中，所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液中，聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线的浓度为10mg/ml。
24、上述的方法，其特征在于，所述导电水凝胶的制备方法包括：
25、步骤201、90℃温度条件下，将聚乙烯醇溶解于去离子水中，得到聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液中，聚乙烯醇的浓度为0.05～0.175g/ml；
26、步骤202、将所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液加入步骤201所述聚乙烯醇水溶液中，搅拌使混匀；所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液的体积为聚乙烯醇水溶液体积的1/4；
27、步骤203、将步骤202混匀后体系倒入模具，在-10～-40℃中冷冻20～48h，室温下解冻3～10h，重复上述冷冻解冻循环3～5次，得到导电水凝胶。
28、上述的方法，其特征在于，所述载药导电水凝胶的制备方法包括：
29、步骤201、90℃温度条件下，将聚乙烯醇溶解于去离子水中，得到聚乙烯醇水溶液；所述聚乙烯醇水溶液中，聚乙烯醇的浓度为0.07～0.23g/ml；
30、步骤202、依次将所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液和人参皂苷rg3水溶液加入步骤201所述聚乙烯醇水溶液中，搅拌使混合均匀；所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液的体积和人参皂苷rg3水溶液的体积均为聚乙本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料，其特征在于，包括导电水凝胶和载药导电水凝胶，以及设置于所述导电水凝胶和载药导电水凝胶之间的柔性压电纳米发电机材料。
2.一种制备如权利要求1所述的含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料的方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述柔性压电纳米发电机材料的制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤101中，所述含二氧化钛体系中二氧化钛的浓度为0.01～0.07g/mL，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5～12M。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤104中，所述氢氧化钡水溶液浓度为0.08～0.16M，所述钛酸钠纳米线的质量为氢氧化钡水溶液体积的0.002～0.006倍，所述钛酸钠纳米线质量的单位为g，氢氧化钡水溶液体积单位为mL。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤202中，所述细菌纤维素的质量为钛酸钡纳米线质量的50～250倍。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述导电水凝胶和载药导电水凝胶均以聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液为主要原料，所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液的制备方法包括：
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤101中，所述氯化钠乙二醇溶液浓度为0.01～0.03M，硝酸银乙二醇溶液的浓度为0.1～0.4M，聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液的浓度为0.2～0.6M，所述氯化钠乙二醇溶液、硝酸银乙二醇溶液和聚乙烯吡咯烷酮乙二醇溶液的体积比为1:2:2；步骤103中，所述聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线悬浮液中，聚乙烯吡咯烷酮包裹的银纳米线的浓度为10mg/mL。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述导电水凝胶的制备方法包括：
10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述载药导电水凝胶的制备方法包括：
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【技术特征摘要】
1.一种含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料，其特征在于，包括导电水凝胶和载药导电水凝胶，以及设置于所述导电水凝胶和载药导电水凝胶之间的柔性压电纳米发电机材料。
2.一种制备如权利要求1所述的含柔性压电纳米发电机的水凝胶复合材料的方法，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述柔性压电纳米发电机材料的制备方法包括：
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤101中，所述含二氧化钛体系中二氧化钛的浓度为0.01～0.07g/ml，所述氢氧化钠水溶液的浓度为5～12m。
5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步骤104中，所述氢氧化钡水溶液浓度为0.08～0.16m，所述钛酸钠纳米线的质量为氢氧化钡水溶液体积的0.002～0.006倍，所述钛酸钠纳米线质量的单位为g，氢氧化钡水溶液体积单位为ml。
6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，步...
【专利技术属性】
技术研发人员：惠俊峰，向莉，范代娣，杨静，郑晓燕，
申请(专利权)人：西北大学，
类型：发明
国别省市：
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