CN107778497A - 一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN107778497A
CN107778497A CN201711108493.0A CN201711108493A CN107778497A CN 107778497 A CN107778497 A CN 107778497A CN 201711108493 A CN201711108493 A CN 201711108493A CN 107778497 A CN107778497 A CN 107778497A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogel
silver
gel
dex
high molecular
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711108493.0A
Other languages
English (en)
Other versions
CN107778497B (zh
Inventor
程义云
戴天娇
胡婧婧
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
East China Normal University
Original Assignee
East China Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by East China Normal University filed Critical East China Normal University
Priority to CN201711108493.0A priority Critical patent/CN107778497B/zh
Publication of CN107778497A publication Critical patent/CN107778497A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN107778497B publication Critical patent/CN107778497B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K33/00—Medicinal preparations containing inorganic active ingredients
    • A61K33/24—Heavy metals; Compounds thereof
    • A61K33/38—Silver; Compounds thereof
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
    • A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
    • A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
    • A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
    • A61K9/06—Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/28—Materials for coating prostheses
    • A61L27/34—Macromolecular materials
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/54—Biologically active materials, e.g. therapeutic substances
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0009—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Glucans, e.g. polydextrose, alternan, glycogen; (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-Glucans; (alpha-1,3)(alpha-1,4)-D-Glucans, e.g. isolichenan or nigeran; (alpha-1,4)-D-Glucans; (alpha-1,3)-D-Glucans, e.g. pseudonigeran; Derivatives thereof
    • C08B37/0021—Dextran, i.e. (alpha-1,4)-D-glucan; Derivatives thereof, e.g. Sephadex, i.e. crosslinked dextran
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/246—Intercrosslinking of at least two polymers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/10—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing inorganic materials
    • A61L2300/102—Metals or metal compounds, e.g. salts such as bicarbonates, carbonates, oxides, zeolites, silicates
    • A61L2300/104—Silver, e.g. silver sulfadiazine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/404—Biocides, antimicrobial agents, antiseptic agents
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2300/00—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices
    • A61L2300/60—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a special physical form
    • A61L2300/606—Coatings
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/02—Dextran; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2479/00—Characterised by the use of macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing nitrogen with or without oxygen, or carbon only, not provided for in groups C08J2461/00 - C08J2477/00
    • C08J2479/02—Polyamines

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Pharmacology & Pharmacy (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Medicinal Preparation (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)
  • Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用。所述水凝胶基于阳离子高分子及纳米银颗粒协同杀菌。由阳离子高分子作为模板合成纳米银颗粒，继而与氧化多糖高分子通过酸敏感的席夫碱键共价交联而成，在细菌感染所产生的酸性环境下席夫碱键断裂，从而导致凝胶降解释放出阳离子高分子，并氧化生成银离子共同杀菌。本发明还公开了所述复合共价水凝胶在体外及体内的抗菌应用。本发明制备简单、成本低廉，将阳离子高分子与纳米银结合制备复合水凝胶。所制得的凝胶可提高单独阳离子高分子凝胶的抗菌效果，并可以扩展纳米银凝胶的抗菌谱，降低纳米银的毒副作用，实现二者的协同效果。该水凝胶的抑菌效果优于市面上的多种商业化抗菌凝胶。

Description

一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子化学及生物材料技术领域。涉及一种按需释放的复合共价共价水凝胶及其制备方法和应用，具体涉及一种医用复合抗菌水凝胶。
背景技术
细菌感染一直给人类的健康造成巨大的威胁，例如造成手术伤口的脓肿发炎、植入器件的失效等。目前临床上通常在外科手术后随即采用抗生素溶液进行冲洗以及系统静脉滴注抗生素结合的方法来预防感染。虽然抗生素起效快、抑菌效果好，然而抗生素系统给药的作用时效短，会造成毒副作用、使得细菌产生耐药性，并且多次的给药也会给病患带来不适。目前凝胶已经成为预防术后感染以及治疗局部感染的一种新剂型，其具有良好的生物相容性、组织黏附性、并且可滞留在局部组织，可维持数周乃至数月的长程给药。其中抗生素凝胶包括将药物物理包裹在凝胶中进行给药，也有将抗生素交联在凝胶网络中。尽管这些抗生素凝胶都展示了优异的抑菌效果，然而仍然会产生耐药性以致无效。因此，近年来已趋于开发可以替代抗生素而区别于其药效机理的其他抗菌剂，例如阳离子高分子、两性离子、银纳米颗粒、溶菌酶等。在这些抗菌剂型中，阳离子高分子以及银纳米颗粒使用的最为广泛，但是二者在抗菌过程中也存在着各自的使用缺陷。阳离子高分子是通过扰乱和破坏细菌膜来发挥作用的，其对正常组织细胞存在毒副作用，所以控制适当的用量十分重要。然而银颗粒不稳定，容易团聚形成较大的颗粒，因此通常与阳离子高分子结合来提高其稳定性。目前通常是将二者进行物理混合来制备凝胶，所制得的凝胶是通过物理扩散的方法释放抗菌成分，无法控制高分子及银颗粒的释放，影响其生物相容性以及长程抗菌效果。
中国发明专利公开说明书CN1021278896所提供的壳聚糖纳米银凝胶剂就是直接将纳米银(粉状或溶胶状)加入到壳聚糖的烯酸溶液中搅拌混合形成。该种方法无法很好的稳定住纳米银颗粒，仍会进行无规扩散并会导致一定的毒性。此外，其抗菌效果并不能维持很长时间。
中国发明专利公开说明书CN101407586所提供的纳米银-葡聚糖凝胶则是以葡聚糖作为模板、分散剂，和还原剂原位合成纳米银/葡聚糖凝胶。该种方法所制得的银颗粒仍然是直接分散在凝胶中的。
中国发明专利公开说明书CN106346018A所叙述的琼脂糖/纳米银复合凝胶也是将硝酸银或者乙酸银等银盐直接分散于琼脂糖溶液中，混合得到二者的复合凝胶。
中国发明专利公开说明书CN106009442A提供的聚乙烯醇纳米银凝胶也是将硝酸银混入到聚乙烯醇溶液中，后加入硼氢化钠还原硝酸银得到纳米银，后浸泡聚乙烯醇凝胶去除过量的硼氢化钠，得到载纳米银的聚乙烯醇凝胶。该方法所制备得到的纳米银仍然是物理掺杂在聚乙烯醇凝胶中的。
鉴于现有技术纳米银凝胶均是将纳米银颗粒直接物理混合在凝胶中，稳定性欠佳，并且释放动力学无法控制，有必要研究出一种能够将纳米银颗粒稳定在凝胶中，且能够按需控制纳米银释放的凝胶。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可以将阳离子高分子与纳米银颗粒共价交联制备水凝胶的方法，该方法可以提高阳离子高分子凝胶的抗菌效果，并可以扩展纳米银凝胶的抗菌谱，同时避免纳米银颗粒的聚集所导致的毒性，实现二者的协同效果。本发明采用含氨基的阳离子高分子作为模板合成纳米银颗粒，之后与氧化天然多糖通过高分子酸敏感的席夫碱键交联制备所述水凝胶。由于细菌增殖会产生酸性环境，会导致构建凝胶的席夫碱键断裂从而使凝胶降解，同时按需释放出阳离子高分子与银离子，进而杀灭细菌。与传统复合凝胶相比，本发明水凝胶中的抗菌成分在正常生理环境下会更加稳定，而当受到细菌感染时，凝胶才会降解而按需释放出抗菌成分，降低了毒副作用，同时能够获得更加持久的抗菌性能。
本发明提供了一种按需释放的复合共价水凝胶(复合抗菌水凝胶)的制备方法，包括以下步骤：(1)由阳离子高分子作为模板加入银离子化合物合成纳米银颗粒，(2)与氧化多糖高分子通过共价键交联成胶，制备得到所述按需释放的复合共价抗菌水凝胶。
本发明中，所述水凝胶由阳离子高分子、银颗粒、多糖高分子共同组成。
本发明中，所述水凝胶是通过化学共价方法制备得到。
本发明中，所述阳离子高分子与纳米银复合共价制备得到，所述共价键为席夫碱键，具有酸敏感性。
本发明中，所述阳离子高分子包括但不局限于以下材料：树枝形分子、聚乙二醇、壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素等含有氨基或可修饰上氨基的阳离子高分子及其衍生物中的一种或多种。其中，所述的树枝形分子包括氨基末端的聚酰胺-胺型树形高分子、聚丙烯亚胺树形高分子等。
本发明中，所述氧化天然多糖高分子的氧化度为15％～25％，优选地，为15％；所述氧化天然多糖高分子的氧化度为5％到95％，优选地，为15％。
本发明中，所述的氧化多糖高分子获得的方式为，多糖高分子在氧化剂存在的条件下，被氧化为含醛基的氧化多糖高分子，使其分子结构中生成醛基。其中，所述氧化剂为高碘酸钠、过氧化氢。其中，所述多糖高分子为天然多糖高分子，包括但不局限于以下材料：葡聚糖、壳聚糖、海藻酸、透明质酸、明胶、纤维素、木质素、软骨素、糖胺聚糖、淀粉、果胶、甘露聚糖等中的一种或多种；优选地，为右旋糖酐。
作为多糖类高分子，本发明优选右旋糖酐为例，其化学结构式如下：
式(I)中，n是多糖高分子的重复单元数，为1-100000，优选地，为350左右。
氧化右旋糖酐的结构如式(II)所示：
式(II)中，x是氧化度，为5％-95％，优选地，为15％左右。
本发明中，所述银离子化合物为纳米银颗粒的来源，可以是硝酸银、三氟醋酸银、硫酸银中的一种或多种，也可以是其他包含银离子的化合物。
本发明中，交联所需的阳离子高分子占水凝胶总重量的百分比不低于1.99％。
本发明中，水凝胶中银的质量百分比不低于0.0096％。所述的纳米银颗粒的尺寸为1-100nm，其中，所述纳米银颗粒的尺寸和阳离子高分子模板种类、物料比、环境酸碱度、还原剂种类等相关。
本发明中，交联所需的氧化天然多糖高分子占水凝胶总重量的百分比不低于5％。
本发明步骤(1)中，形成纳米银颗粒的环境为酸性；优选地，为pH2.5。
本发明步骤(1)中，形成纳米银颗粒的温度为室温。
本发明步骤(1)中，采用加入硼氢化钠、柠檬酸钠、维生素C、茶多酚等还原剂的方式，将银离子化合物中的银还原为纳米银。优选地，为硼氢化钠。
本发明步骤(2)中，所述成胶的温度为10℃-50℃；优选地，为室温。
本发明步骤(2)中，所述成胶的时间在1秒至60分钟之间；优选地，为10-20min。
本发明中，所述氧化天然多糖高分子与包裹银纳米颗粒的阳离子高分子之间通过席夫碱键交联成胶，交联机理如图22所示。
本发明还提供了一种由上述方法制备得到的按需释放的复合共价水凝胶。
本发明中，所述的阳离子高分子与纳米银的复合共价抗菌水凝胶对血液、细胞以及组织均无毒，具有良好的生物安全性。
本发明还提供了所述复合共价抗菌水凝胶在制备对革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌、真菌、病毒等多种微生物的抗菌剂中的应用。所述水凝胶在酸性条件下可完全降解，能实现对抗菌成分(阳离子高分子、纳米银)的按需释放，对上述微生物均具有优异的抗菌活性，且比通过物理混合方法所得到的复合凝胶(具有相同含量的银或者阳离子高分子)的抗菌性强，显示了二者的协同作用。其中，所述细菌包括金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌等。
本发明中，所述复合共价抗菌水凝胶可被制备成霜剂、植入物、涂层剂型等。
本发明还提供了所述复合共价水凝胶用于制备成抗菌涂层的应用，该涂层可承受多次冲洗，仍能保持很高的抗菌活性，显示了该凝胶良好的稳定性以及长程抗菌性能。
本发明的有益效果在于：本发明提供采用相应剂量的阳离子高分子与含银离子的化合物合成得到银纳米颗粒，之后与氧化天然多糖高分子通过席夫碱键进行共价交联，制成复合共价水凝胶；成胶过程无需引入化学交联剂或者各种外部器械等辅助，制备简单，生物安全性高。所述制备方法可以得到十分均匀透明的凝胶，所得水凝胶呈现出明显的微米级别的微观多孔结构。并且所得到的凝胶具有良好的粘弹性，当受到较强外力的时候仍然能保持较为稳定的流变学性能，存储模量并不会改变。
本发明中，所制得的复合抗菌凝胶通过席夫碱键将阳离子高分子、纳米银颗粒共价交联在凝胶网络中，在正常生理环境下十分稳定，并不会释放出银离子，从而避免对正常的体内细胞造成毒副作用。当感染细菌产生酸性环境时，交联阳离子高分子与天然多糖高分子的席夫碱键断裂，释放出阳离子高分子及银颗粒来杀灭细菌，实现按需抗菌。
本发明中，所制得的复合共价水凝胶具有以下特点：(1)与传统通过物理混合方法制备的纳米银凝胶相比，本发明的复合共价水凝胶是通过化学共价交联的方法将阳离子高分子与纳米银颗粒稳定在凝胶当中，避免了由物理扩散导致的爆释、药效降低及毒副作用等。(2)形成该复合抗菌凝胶的席夫碱键具有酸敏感性，当细菌生长/增殖产生酸性环境时，席夫碱键断裂释放出阳离子高分子和银离子，可实现在细菌感染部位的按需释放，二者协同杀菌。(3)该复合共价水凝胶具有优异的稳定性，能够作为抗菌涂层多次循环使用，同时显示了良好的长程抗菌性能。(4)该水凝胶的抑菌效果优于市面上的多种商业化抗菌凝胶。该水凝胶有望制成霜剂、植入物以及医疗器械上的涂层等，用以抵抗革兰氏阴性菌及革兰氏阳性菌等多种菌株的感染。
附图说明
图1为实施例1中G5-Ag纳米颗粒的合成路线。
图2为实施例2中G5-Ag纳米颗粒的透射电镜图像。
图3为实施例3中氧化右旋糖苷的合成路线。
图4为实施例4中Dex-G5-Ag的成胶图片。
图5为实施例4中Dex-G5-Ag水凝胶的扫描电镜图。
图6为实施例5中Dex-G5-Ag水凝胶的流变学性能图。
图7为实施例6中Dex-G5-Ag水凝胶的降解性能图。
图8为实施例7中G5以及Ag从Dex-G5-Ag水凝胶中释放的行为。
图9为实施例8中Dex-G5-Ag水凝胶的溶血性。
图10为实施例9中Dex-G5-Ag水凝胶注射在小鼠皮下后，小鼠血液的各项参数。
图11为实施例10中3种Dex-G5-Ag水凝胶、Dex-CHO溶液、G5溶液、Dex-G5水凝胶、Dex-bPEI水凝胶、商业银凝胶在体外对大肠杆菌的抗菌性能。
图12为实施例10中Dex-G5-Ag水凝胶、Dex-bPEI水凝胶、商业银凝胶对绿脓杆菌的抗菌性能。
图13为实施例10中Dex-G5-Ag水凝胶、Dex-bPEI水凝胶、商业银凝胶对金黄色葡萄球菌的抗菌性能。
图14为实施例10中Dex-G5-Ag水凝胶、Dex-bPEI水凝胶、商业银凝胶对表皮葡萄球菌的抗菌性能。
图15为实施例11中涂敷有Dex-G5-Ag水凝胶的玻璃片的元素分布图片。
图16为实施例12中涂敷有Dex-G5-Ag水凝胶的孔板对可表达红色荧光蛋白的大肠杆菌的抗菌结果荧光照片，以及作为对照的未经Dex-G5-Ag处理的孔板对可表达红色荧光蛋白的大肠杆菌的抗菌结果荧光照片。
图17为实施例12中可表达红色荧光蛋白的大肠杆菌经过涂敷有Dex-G5-Ag水凝胶的孔板处理后，在固体培养平板上的生长情况。
图18为实施例13中没有经过任何药物处理，经金黄色葡萄球菌感染三天的昆明鼠照片，以及感染部分皮肤的菌落数统计图。
图19为实施例13中注射了Dex-G5-Ag水凝胶，经金黄色葡萄球菌感染三天的昆明鼠照片，以及感染部分皮肤的菌落数统计图。
图20为实施例13中注射有Dex-G5水凝胶，经金黄色葡萄球菌感染三天的昆明鼠照片，以及感染部分皮肤的菌落数统计图。
图21为实施例13中注射有海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶水凝胶，经金黄色葡萄球菌感染三天的昆明鼠照片，以及感染部分皮肤的菌落数统计图。
图22为氧化天然多糖高分子与包裹银纳米颗粒的阳离子高分子之间通过席夫碱键交联成胶的交联机理图。
具体实施方式
结合以下具体实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的保护内容不局限于以下实施例。在不背离发明构思的精神和范围下，本领域技术人员能够想到的变化和优点都被包括在本发明中，并且以所附的权利要求书为保护范围。实施本发明的过程、条件、试剂、试验方法等，除以下专门提及的内容之外，均为本领域的普遍知识和公知常识，本发明没有特别限制内容。
实施例1：G5-Ag纳米颗粒的合成
G5-Ag(摩尔比1:20)纳米颗粒的合成：首先将10mg氨基末端的第5代聚酰胺-胺型树形高分子(G5-NH2PAMAM)溶解在10mL去离子水中。用硝酸(1.53M)调溶液pH值至2.5，逐滴缓慢加入硝酸银(AgNO3，10mg/mL)118μL，避光搅拌0.5h后，逐滴缓慢加入5倍过量的硼氢化钠(NaBH4,10mg/mL)131μL，避光搅拌2h充分反应，溶液由无色转为棕色。之后通过透析(截断分子量：3500Da)对反应物进行除杂，透析10次后，将产物冷冻干燥，并配制成G5-Ag(20)溶液(20mg/mL)保存待用。
G5-Ag(G5与Ag的摩尔比1:30)纳米颗粒的合成：首先将10mgG5-NH2PAMAM溶解在10mL去离子水中。用硝酸(1.53M)调溶液pH值至2.5，逐滴缓慢加入硝酸银(AgNO3，10mg/mL)177μL，避光搅拌0.5h后，逐滴缓慢加入5倍过量的硼氢化钠(NaBH4,10mg/mL)197μL，避光搅拌2h充分反应，溶液由无色转为棕色。之后通过透析(截断分子量：3500Da)对反应物进行除杂，透析10次后，将产物冷冻干燥，并配制成G5-Ag(30)溶液(20mg/mL)保存待用。
G5-Ag(摩尔比1:40)纳米颗粒的合成：首先将10mgG5-NH2PAMAM溶解在10mL去离子水中。用硝酸(1.53M)调溶液pH值至2.5，逐滴缓慢加入硝酸银(AgNO3，10mg/mL)236μL，避光搅拌0.5h后，逐滴缓慢加入5倍过量的硼氢化钠(NaBH4,10mg/mL)262μL，避光搅拌2h充分反应，溶液由无色转为棕色。之后通过透析(截断分子量：3500Da)对反应物进行除杂，透析10次后，将产物冷冻干燥，并配制成G5-Ag(40)溶液(20mg/mL)保存待用。
G5-Ag纳米颗粒的合成路线如图1所示。
实施例2：G5-Ag纳米颗粒的表征
G5-Ag纳米颗粒的形貌和尺寸通过高分辨透射电子显微镜(HRTEM，仪器型号为JEM-2100F，Hitachi公司)进行表征。
根据HRTEM图像可以测量出银纳米颗粒的尺寸，其中G5-Ag(20)的平均尺寸为3.15±1.30nm，G5-Ag(30)的平均尺寸为3.33±1.31nm，G5-Ag(40)的平均尺寸为3.87±1.52nm。以G5-Ag(30)为例(图2)，可以看出银纳米颗粒尺寸比较均一，其中银纳米颗粒之间分散不聚集，其原因为G5-NH2树形高分子成正电性，高分子之间相互排斥分散，从侧面反应出银纳米颗粒是包含在树形高分子中。
实施例3：氧化右旋糖酐(Dex-CHO)的合成
Dex-CHO(氧化度15％)的合成：将1g右旋糖酐(Mw：450-650kDa)溶解在10mL去离子水中，逐滴加入2.4mL高碘酸钠溶液(0.5M,107mg/mL)，避光搅拌反应4h，加入1mL乙二醇，搅拌2h终止反应，之后通过透析(截断分子量：3500Da)对反应物进行除杂，透析10次后，将样品浓缩，配制成Dex-CHO溶液(100mg/mL)，冷藏待用。
Dex-CHO(氧化度20％)的合成：将1g右旋糖酐(Mw：450-650kDa)溶解在10mL去离子水中，逐滴加入3.2mL高碘酸钠溶液(0.5M,107mg/mL)，避光搅拌反应4h，加入1mL乙二醇，搅拌2h终止反应，之后通过透析(截断分子量：3500Da)对反应物进行除杂，透析10次后，将样品浓缩，配制成Dex-CHO溶液(100mg/mL)，冷藏待用。
Dex-CHO(氧化度25％)的合成：将1g右旋糖酐(Mw：450-650kDa)溶解在10mL去离子水中，逐滴加入4mL高碘酸钠溶液(0.5M,107mg/mL)，避光搅拌反应4h，加入1mL乙二醇，搅拌2h终止反应，之后通过透析(截断分子量：3500Da)对反应物进行除杂，透析10次后，将样品浓缩，配制成Dex-CHO溶液(100mg/mL)，冷藏待用。
氧化右旋糖酐的合成路线如图3所示。
实施例4、Dex-G5-Ag水凝胶的制备和表征
Dex-G5-Ag水凝胶的制备：将50μLDex-CHO溶液(100mg/mL)与50μL G5-Ag溶液(20mg/mL)混合，大约10-20min可形成凝胶。根据胶体的稳定性，优选出15％氧化度的Dex-CHO，因此，以下实施例中的Dex-CHO均为15％氧化度，其凝胶照片如图4。
Dex-G5-Ag水凝胶的表征：将100μLDex-G5-Ag水凝胶冷冻干燥后，切成薄片，喷金后，通过扫描电子显微镜(SEM，仪器型号为S-4800，Hitachi公司)观察拍照。如图5，可以看出，凝胶内部为多孔网状交联结构。
实施例5：Dex-G5-Ag水凝胶的力学性能表征
采用多功能旋转流变仪对Dex-G5-Ag水凝胶进行力学性能的测试。具体方法是：300μLDex-CHO(100mg/mL)与300μLG5-Ag溶液(20mg/mL)混合后，立即转移到37℃的流变仪平板上，在模具周围滴加一圈硅油防止凝胶在测试过程中因为失水强度发生变化。此处选择37℃为了检测凝胶在人体环境下的力学性能。对凝胶进行时间依赖的模量测试(流变仪型号为ARES-G2，TA仪器公司，测试应变率为1％、角频率为10rad/s)。如图6所示，存储模量的曲线和损耗模量的曲线约20分钟出现交点，表明成胶时间为20分钟。
实施例6：Dex-G5-Ag水凝胶的酸降解行为
在小瓶中将250μLDex-CHO溶液(100mg/mL)，250μLG5-Ag溶液(20mg/mL)混合，待完全成胶后，在瓶中加入pH5.0的磷酸缓冲溶液(0.1M)500μL，48小时后观察凝胶的状态。如图7所示，48小时后，凝胶已经完全降解。
实施例7：凝胶的酸响应释放行为
研究Dex-G5-Ag水凝胶在pH7.4的磷酸缓冲液(0.1M)中对抗菌成分的释放行为：将50μLDex-CHO溶液(100mg/mL)，50μLG5-Ag溶液(20mg/mL)混合得到100μLDex-G5-Ag水凝胶，加入pH7.4的磷酸缓冲溶液1mL，于37℃放置。24h后取样200μL。本实验共3个平行样品。
研究Dex-G5-Ag水凝胶在pH5.0的磷酸缓冲液(0.1M)中对抗菌成分的释放行为：将50μLDex-CHO溶液(100mg/mL)，50μLG5-Ag溶液(20mg/mL)混合得到100μLDex-G5-Ag水凝胶，加入pH5.0的磷酸缓冲溶液1mL，于37℃放置。24h后取样200μL。本实验共3个平行样品。
通过茚三酮实验可测出伯胺基数目，又因已知每个G5分子表面有128个伯氨基，从而可计算得知G5的浓度。通常将85mg水合茚三酮和15mg还原茚三酮溶解在10mL乙二醇甲醚中；取100μL所得溶液与100μL醋酸钠缓冲溶液(0.2M,pH＝5.4)混合；之后向混合溶液中加入不同量的G5PAMAM标准品和待测样品，并用蒸馏水稀释至300μL；混合物在沸水中孵育10min；待其降至室温后，向混合物中加入300μL乙醇/水(体积比为60:40)溶液。用紫外-可见分光光度计检测样品在570nm处的吸光值，根据树形高分子的浓度和吸光度绘出标准曲线，进而得到该抗菌凝胶在体外24h释放出的G5浓度。每个样品重复3次实验。释放出的银浓度通过电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)测定。
如图8所示，所检测的Dex-G5-Ag水凝胶在pH5.0的缓冲液中对G5和银的释放速率大于其在pH7.4的缓冲液中的释放速率。大约24小时内释放了15％左右的药物(即阳离子高分子和银颗粒)。由此可知，与物理包裹药物的水凝胶在生理条件下即大量释放药物不同，本发明的Dex-G5-Ag水凝胶在正常生理环境下释放药物较少，然而会对酸性环境做出响应，构成凝胶网络的席夫碱键断裂进而释放出G5-Ag纳米颗粒，并且酸性环境有利于银颗粒氧化成为具有抗菌能力的银离子。因此，该凝胶可实现对抗菌成分的按需释放。
实施例8：凝胶的溶血性
提前用1mg/mL肝素钠浸润1.5mLEP管，以防止血液凝固。通过眼球取血的方法取出昆明鼠的血液于肝素钠浸润的EP管中。通过离心法将血红细胞与血清分离，并用无菌磷酸盐缓冲溶液(PBS,pH7.4)洗3次(离心速率2000rpm，时间5min)。将200μL血红细胞加入4.8mLPBS中，从而制得血红细胞悬液。
实验组：在1.5mLEP管中加入20μLDex-G5-Ag水凝胶，再加入1mL血红细胞悬液，于37℃静置1h。
阳性对照组：在1.5mLEP管中加入5μLTritonX-100，再加入1mL血红细胞悬液，于37℃静置1h。
空白对照组：在1.5mLEP管中加入5μLPBS，再加入1mL血红细胞悬液，于37℃静置1h。
1h后，2000rpm离心5min，再取出上清液，上清液为红色即为溶血。如图9，可观察到，阳性对照组完全溶血，空白对照组和实验组几乎不溶血。说明Dex-G5-Ag水凝胶不具有溶血性，不具有细胞膜毒性。
实施例9：凝胶的体内毒性
将10只8-10周雌性昆明鼠随机分为两组，每组5只。第一组作为实验组，将小鼠麻醉后，在背部中央皮下注射150μLDex-G5-Ag水凝胶。第二组作为空白对照组，将小鼠麻醉后，在背部中央皮下注射150μLPBS缓冲液(pH7.4)。
两周后，处死小鼠，通过眼球取血的方法取出小鼠血液至取血管中，送至上海艾迪康医学检验所进行血常规检测。如图10，实验组与对照组的血常规值无显著性差异，说明凝胶长时间处理小鼠仍未对小鼠造成毒性。结合实施例8和9，共同说明制备的凝胶具有良好的生物安全性。
实施例10：Dex-G5-Ag水凝胶的体外抗菌效果
研究制备的Dex-G5-Ag水凝胶对大肠杆菌的体外抑菌效果：抗菌实验在96孔板中进行，依据实验材料分为8组，每组5个复孔。A组每孔加入60μL的Dex-G5-Ag(20)水凝胶，B组每孔加入60μL的Dex-G5-Ag(30)水凝胶，C组每孔加入60μL的Dex-G5-Ag(40)水凝胶，D组每孔加入30μL的Dex-CHO溶液(与Dex-G5-Ag水凝胶等Dex含量)，E组每孔加入30μL的G5溶液(与Dex-G5-Ag水凝胶等G5含量)，F组每孔加入60μL的Dex-G5水凝胶(与Dex-G5-Ag水凝胶等G5含量)，G组每孔加入60μL的Dex-bPEI水凝胶(与Dex-G5-Ag水凝胶等氨基含量)，H组每孔加入与Dex-G5-Ag(30)水凝胶等银含量的商业银凝胶。加完材料后，再向每个孔中加入100μL大肠杆菌悬液(104CFU/mL)，在37℃下孵育24h后，用平板计数法检测细菌密度。另在孔中不加任何抑菌材料，检测其在24h后的细菌密度，用作对照。如图11所示，Dex-G5-Ag(30)的抗菌效果远优于Dex-G5-Ag(20)，并且与Dex-G5-Ag(40)的抗菌效果相近，因此在后续实验中，以Dex-G5-Ag(30)水凝胶为例进行研究；在各对照组中，Dex-CHO溶液、G5溶液、Dex-G5水凝胶的抗菌效果较差，而Dex-bPEI水凝胶的抗菌效果较好，并且商业银凝胶对大肠杆菌的抑制效果突出，因此，在后续体外实验中，只选择Dex-bPEI水凝胶和商业银凝胶作为对照组。
研究凝胶对绿脓杆菌的体外抑菌效果：抗菌实验在96孔板中进行，依据实验材料分为3组，每组5个复孔。A组每孔加入60μL的Dex-G5-Ag(30)水凝胶，B组每孔加入60μL的Dex-bPEI水凝胶(与Dex-G5-Ag水凝胶等氨基含量)，C组每孔加入与Dex-G5-Ag水凝胶等银含量的商业银凝胶。加完材料后，再向每个孔中加入100μL绿脓杆菌悬液(104CFU/mL)，在37℃下孵育24h后，用平板计数法检测细菌密度。另在孔中不加任何抑菌材料，检测其在24h后的细菌密度，用作对照。如图12所示，Dex-G5-Ag(30)水凝胶对绿脓杆菌具有一定的抗菌效果，且与Dex-bPEI水凝胶以及商业银凝胶的抗菌效果较为接近。
研究凝胶对金黄色葡萄球菌的体外抑菌效果：抗菌实验在96孔板中进行，依据实验材料分为3组，每组5个复孔。A组每孔加入60μL的Dex-G5-Ag(30)水凝胶，B组每孔加入60μL的Dex-bPEI水凝胶(与Dex-G5-Ag水凝胶等氨基含量)，C组每孔加入与Dex-G5-Ag水凝胶等银含量的商业银凝胶。加完材料后，再向每个孔中加入100μL金黄色葡萄球菌悬液(104CFU/mL)，在37℃下孵育24h后，用平板计数法检测细菌密度。另在孔中不加任何抑菌材料，检测其在24h后的细菌密度，用作对照。如图13所示，Dex-G5-Ag(30)水凝胶对金黄色葡萄球菌的抗菌效果显著，且明显优于Dex-bPEI水凝胶以及商业银凝胶。
研究凝胶对表皮葡萄球菌的体外抑菌效果：抗菌实验在96孔板中进行，依据实验材料分为3组，每组5个复孔。A组每孔加入60μL的Dex-G5-Ag(30)水凝胶，B组每孔加入60μL的Dex-bPEI水凝胶(与Dex-G5-Ag水凝胶等氨基含量)，C组每孔加入与Dex-G5-Ag水凝胶等银含量的商业银凝胶。加完材料后，再向每个孔中加入100μL表皮葡萄球菌悬液(104CFU/mL)，在37℃下孵育24h后，用平板计数法检测细菌密度。另在孔中不加任何抑菌材料，检测其在24h后的细菌密度，用作对照。如图14所示，Dex-G5-Ag(30)水凝胶对表皮葡萄球菌的抗菌效果显著，且明显优于Dex-bPEI水凝胶以及商业银凝胶。
结合以上对四种不同菌株的抗菌效果可知，Dex-G5-Ag(30)水凝胶体外表现出显著的抗菌能力，对于革兰氏阳性菌的抗菌效果极佳，抗菌率几乎达到99.9％，对于革兰氏阴性菌也有良好的抗菌效果。相比而言，其他的抗菌凝胶则未显示出如此高效的抗菌效果，或抗菌能力存在一定的局限性、广谱性欠佳。由此可以得出，本发明由Dex-CHO与G5-Ag交联所得的抗菌水凝胶具有非常广谱的抗菌性，且抑菌效果显著。
实施例11：凝胶抗菌玻片的制备和表征
抗菌玻片的制备：将50μLDex-CHO溶液(100mg/mL)和50μLG5-Ag溶液(20mg/mL)混合后，在成胶之前，将混合溶液迅速均匀滴在玻片(8mm*8mm)表面。将玻片于室温下放置，自然风干7天后即可使用。
用SEM-EDS表征玻片表面元素。从图15可以看出，玻片表面含有大量的C元素(来自于有机物G5和Dex-CHO)和一定量的Ag元素，说明已在玻片表面成功制备Dex-G5-Ag涂层。
实施例12：抗菌孔板的制备以及长效抗菌效果的检测
抗菌孔板的制备：将100μLDex-CHO溶液(100mg/mL)和100μLG5-Ag溶液(20mg/mL)混合后，在成胶之前，将混合溶液迅速均匀滴在48孔板的一个孔内。将孔板于室温下放置，自然风干7天后即可使用。
Dex-G5-Ag作为抗菌涂层的长效抗菌效果评估：向覆盖有抗菌涂层的每个孔中加入200μL可表达红色荧光蛋白的大肠杆菌悬液(104CFU/mL)，在37℃下孵育24h后，第二次向每个孔中加入200μL菌悬液(104CFU/mL)，在37℃下孵育24h(共48h)后，第三次向每个孔中加入200μL菌悬液(104CFU/mL)，继续在37℃下孵育24h(共72h)。与此同时，对普通48孔板(未经抗菌涂层处理)加入等量、等次的菌液，作为对照。
荧光显微镜法观测细菌红色荧光蛋白表达：取出每个孔内的液体，5000rpm离心15min，弃上清，用200μLPBS洗3次后，制成载玻片样品，用荧光显微镜(Olympus公司)以绿光作为激发光进行观测。如图16所示，作为对照的普通孔板内的细菌表达了大量的红色荧光蛋白；而抗菌孔板内的细菌无红色荧光蛋白表达，说明抗菌孔板可以抑制细菌蛋白表达。
平板涂布法检测活细菌数目：对于抗菌涂层处理过的菌液，接取100μL孔内原液进行涂布，37℃孵育12h后观察并拍照；对于未经处理过的菌液，取由孔内原液稀释1000倍得到的溶液100μL进行涂布，37℃孵育12h后观察并拍照。如图17所示，作为对照的普通孔板内的细菌稀释1000倍后，仍可生长出大量菌落，菌落数量为104数量级；而抗菌孔板内的原液无菌落长出，说明抗菌孔板不仅仅抑制细菌蛋白表达，而且能够杀死孔板内的细菌。
结合实施例11、12可知，Dex-G5-Ag水凝胶可以在玻片和孔板表面形成涂层，并且作为抗菌涂层具有极佳的、长效的抗菌效果，这意味着本发明Dex-G5-Ag具有良好的应用前景，未来或可作为医疗器械抗菌涂层。
实施例13：凝胶的体内抗菌效果
将20只8-10周雌性昆明鼠随机分为4组，每组5只。分别用于金黄色葡萄球菌对昆明鼠的皮肤感染评估，Dex-G5-Ag抗菌水凝胶在体内的抑菌效果评估，Dex-G5水凝胶在体内的抑菌效果评估，以及海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶在体内的抑菌效果评估。
金黄色葡萄球菌对昆明鼠的皮肤感染评估：将8-10周的雌性昆明鼠麻醉后背部剃毛。第二天，直接在小鼠背部皮下注射70μL108CFU/mL的金黄色葡萄球菌。三天后观察昆明鼠注射细菌部位的感染情况，并且取下感染部位的皮肤，研磨后通过平板计数法统计细菌菌落数。如图18所示，未经过任何抗菌材料处理的昆明鼠的背部感染部位皮肤发生了严重溃烂，单位体积的菌落数为2.0×109CFU。
Dex-G5-Ag抗菌水凝胶在体内的抑菌效果评估：将8-10周的雌性昆明鼠麻醉后背部剃毛。第二天在小鼠背部皮下注射Dex-G5-Ag(30)水凝胶，20分钟(完全成胶)后，注射70μL108CFU/mL的金黄色葡萄球菌。三天后观察昆明鼠注射细菌部位的感染情况，并且取下感染部位的皮肤，研磨后通过平板计数法统计细菌菌落数。如图19所示，注射有Dex-G5-Ag抗菌水凝胶的小鼠背部皮肤基本完好，不存在严重感染情况，单位体积皮肤的菌落数为2.1×106CFU。
Dex-G5水凝胶在体内的抑菌效果评估：将8-10周的雌性昆明鼠麻醉后背部剃毛。第二天在小鼠背部皮下注射150μLDex-G5水凝胶(该凝胶与Dex-G5-Ag抗菌水凝胶的G5含量相同)，20分钟后，注射70μL108CFU/mL的金黄色葡萄球菌。三天后观察昆明鼠注射细菌部位的感染情况，并且取下感染部位的皮肤，研磨后通过平板计数法统计细菌菌落数。如图20所示，注射有Dex-G5水凝胶的小鼠感染部位的皮肤有部分溃烂，存在一定程度的感染情况，单位体积皮肤的菌落数为1.6×109CFU。
海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶在体内的抑菌效果评估：将8-10周的雌性昆明鼠麻醉后背部剃毛。第二天在小鼠背部皮下注射150μL海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶(该凝胶与Dex-G5-Ag抗菌水凝胶的银含量相同)，20分钟后注射70μL108CFU/mL的金黄色葡萄球菌。三天后观察昆明鼠注射细菌部位的感染情况，并且取下感染部位的皮肤，研磨后通过平板计数法统计细菌菌落数。如图21所示，注射有海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶的小鼠感染部位的皮肤有部分溃烂，存在一定程度的感染情况，单位体积皮肤的菌落数为1.7×109CFU。
综合图18-21可知，金黄色葡萄球菌的感染性很强，如不采取任何抗菌措施，可造成小鼠皮肤的严重溃烂。Dex-G5水凝胶由于不含银成分，只有阳离子高分子作为抗菌剂，因此抗菌效果较弱；而海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶不具有酸响应，包裹在凝胶中的银是以被动扩散的形式进行释放的，因此治疗效果也欠佳。相比之下，本发明由Dex-CHO与G5-Ag交联所得的水凝胶的抑菌效果则远远优于Dex-G5水凝胶和海藻酸钠/Ca2+-商业银凝胶的抑菌效果，这是由于G5-Ag被稳定交联在凝胶中，在细菌感染部位通过酸性环境的刺激逐渐降解，释放出G5-Ag，并且酸性环境有助于促进银离子溶出继而杀菌。抗菌成分稳定持续的释放保证了感染部位持续有效的杀菌浓度，从而表现出高效的体内感染治疗效果。
上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (11)

1.一种按需释放的复合共价水凝胶的制备方法，其特征在于，由阳离子高分子作为模板加入银离子化合物合成纳米银颗粒，与氧化多糖高分子通过共价键交联成胶，制备得到所述按需释放的复合共价水凝胶。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子高分子为含有氨基或可修饰上氨基的阳离子高分子及其衍生物中的一种或多种，包括树枝形分子、聚乙二醇、壳聚糖、聚乙烯吡咯烷酮、纤维素。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多糖高分子选自葡聚糖、壳聚糖、海藻酸、透明质酸、明胶、纤维素、木质素、软骨素、糖胺聚糖、淀粉、果胶、甘露聚糖中的一种或多种。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述多糖高分子占水凝胶总重量的百分比不低于5％，氧化度为5％到95％。
5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述阳离子高分子占水凝胶总重量的百分比不低于1.99％。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，银离子化合物选自硝酸银、三氟醋酸银、硫酸银中的一种或多种；水凝胶中银的质量百分比不低于0.0096％；所述的纳米银颗粒的尺寸为1-100nm。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述成胶的温度为室温；所述成胶的时间在1秒至60分钟之间。
8.一种如权利要求1-7之任一项所述的方法制备得到的复合共价水凝胶。
9.如权利要求8所述的复合共价水凝胶在制备抗菌剂中的应用。
10.如权利要求9所述的应用，其特征在于，所述水凝胶用于抗细菌、真菌和病毒；所述细菌包括金黄色葡萄球菌、表皮葡萄球菌、大肠杆菌、绿脓杆菌。
11.如权利要求10所述的应用，其特征在于，所述复合共价水凝胶可制备霜剂、植入物、涂层剂型。
CN201711108493.0A 2017-11-09 2017-11-09 一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用 Active CN107778497B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711108493.0A CN107778497B (zh) 2017-11-09 2017-11-09 一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711108493.0A CN107778497B (zh) 2017-11-09 2017-11-09 一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN107778497A true CN107778497A (zh) 2018-03-09
CN107778497B CN107778497B (zh) 2021-07-27

Family

ID=61431867

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711108493.0A Active CN107778497B (zh) 2017-11-09 2017-11-09 一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN107778497B (zh)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108498543A (zh) * 2018-04-04 2018-09-07 四川大学 一种银离子超分子抗菌水凝胶及其制备方法和用途
CN111494723A (zh) * 2020-04-22 2020-08-07 苏州大学附属第一医院 一种微环境响应性免疫调控促神经再生微纳米纤维的制备方法
CN111657273A (zh) * 2020-06-19 2020-09-15 福建省凡通科技发展有限公司 一种用于鲜花的纳米银杀菌组合物
CN111759796A (zh) * 2019-03-15 2020-10-13 华东师范大学 一种抗生物被膜的抗生素水凝胶及其制备方法和应用
CN112220740A (zh) * 2020-10-23 2021-01-15 武汉大学 一种鼻炎预防或治疗用抗菌消炎微凝胶及其制备方法和应用
CN112472705A (zh) * 2020-12-11 2021-03-12 武汉理工大学 一种双药联合智能抗菌水凝胶的制备方法及其应用
CN112494515A (zh) * 2020-12-28 2021-03-16 武汉大学 一种调节菌群激活免疫应答的银纳米水凝胶及其制备方法和应用
CN113004543A (zh) * 2021-02-26 2021-06-22 江南大学 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法
CN113425911A (zh) * 2021-07-21 2021-09-24 郑州大学第一附属医院 具有长效抗菌和自润滑功能的3d打印支架的制备方法
CN113499473A (zh) * 2021-06-21 2021-10-15 四川大学 一种多功能抗菌敷料、制备方法及应用
CN114404650A (zh) * 2022-02-09 2022-04-29 山东畜牧兽医职业学院 一种温敏水凝胶敷料的制备方法及产品
CN115518202A (zh) * 2022-08-30 2022-12-27 宁波诺丁汉大学 细菌响应型纳米纤维膜、纳米纤维材料及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102698313A (zh) * 2012-01-11 2012-10-03 北京大学 一种纳米银抗菌水凝胶及其制备方法
CN103146002A (zh) * 2013-03-04 2013-06-12 上海大学 可注射用聚谷氨酸化学交联水凝胶及其制备方法
CN103623453A (zh) * 2013-12-06 2014-03-12 长春吉原生物科技有限公司 一种银离子水凝胶敷料的制备方法
CN106146862A (zh) * 2015-03-31 2016-11-23 中南大学 一种抗菌性的超分子杂合水凝胶及其制备方法和应用
CN106822911A (zh) * 2016-10-20 2017-06-13 华东师范大学 一种可控释放的抗生素水凝胶及其制备方法和应用

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102698313A (zh) * 2012-01-11 2012-10-03 北京大学 一种纳米银抗菌水凝胶及其制备方法
CN103146002A (zh) * 2013-03-04 2013-06-12 上海大学 可注射用聚谷氨酸化学交联水凝胶及其制备方法
CN103623453A (zh) * 2013-12-06 2014-03-12 长春吉原生物科技有限公司 一种银离子水凝胶敷料的制备方法
CN106146862A (zh) * 2015-03-31 2016-11-23 中南大学 一种抗菌性的超分子杂合水凝胶及其制备方法和应用
CN106822911A (zh) * 2016-10-20 2017-06-13 华东师范大学 一种可控释放的抗生素水凝胶及其制备方法和应用

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108498543A (zh) * 2018-04-04 2018-09-07 四川大学 一种银离子超分子抗菌水凝胶及其制备方法和用途
CN111759796A (zh) * 2019-03-15 2020-10-13 华东师范大学 一种抗生物被膜的抗生素水凝胶及其制备方法和应用
CN111759796B (zh) * 2019-03-15 2022-02-11 华东师范大学 一种抗生物被膜的抗生素水凝胶及其制备方法和应用
CN111494723B (zh) * 2020-04-22 2021-10-12 苏州大学附属第一医院 一种微环境响应性免疫调控促神经再生微纳米纤维的制备方法
CN111494723A (zh) * 2020-04-22 2020-08-07 苏州大学附属第一医院 一种微环境响应性免疫调控促神经再生微纳米纤维的制备方法
CN111657273A (zh) * 2020-06-19 2020-09-15 福建省凡通科技发展有限公司 一种用于鲜花的纳米银杀菌组合物
CN111657273B (zh) * 2020-06-19 2022-08-09 福建省农通科技发展有限公司 一种用于鲜花的纳米银杀菌组合物
CN112220740A (zh) * 2020-10-23 2021-01-15 武汉大学 一种鼻炎预防或治疗用抗菌消炎微凝胶及其制备方法和应用
CN112220740B (zh) * 2020-10-23 2023-01-10 武汉大学 一种鼻炎预防或治疗用抗菌消炎微凝胶及其制备方法和应用
CN112472705A (zh) * 2020-12-11 2021-03-12 武汉理工大学 一种双药联合智能抗菌水凝胶的制备方法及其应用
CN112494515A (zh) * 2020-12-28 2021-03-16 武汉大学 一种调节菌群激活免疫应答的银纳米水凝胶及其制备方法和应用
CN113004543A (zh) * 2021-02-26 2021-06-22 江南大学 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法
CN113004543B (zh) * 2021-02-26 2022-05-24 江南大学 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法
CN113499473A (zh) * 2021-06-21 2021-10-15 四川大学 一种多功能抗菌敷料、制备方法及应用
CN113499473B (zh) * 2021-06-21 2022-05-10 四川大学 一种多功能抗菌敷料、制备方法及应用
CN113425911A (zh) * 2021-07-21 2021-09-24 郑州大学第一附属医院 具有长效抗菌和自润滑功能的3d打印支架的制备方法
CN113425911B (zh) * 2021-07-21 2022-09-09 郑州大学第一附属医院 具有长效抗菌和自润滑功能的3d打印支架的制备方法
CN114404650A (zh) * 2022-02-09 2022-04-29 山东畜牧兽医职业学院 一种温敏水凝胶敷料的制备方法及产品
CN115518202A (zh) * 2022-08-30 2022-12-27 宁波诺丁汉大学 细菌响应型纳米纤维膜、纳米纤维材料及其制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN107778497B (zh) 2021-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN107778497A (zh) 一种按需释放的复合共价水凝胶及其制备方法和应用
Hamedi et al. Chitosan based hydrogels and their applications for drug delivery in wound dressings: A review
Sun et al. Multifunctional chitosan-copper-gallic acid based antibacterial nanocomposite wound dressing
Vimala et al. Fabrication of curcumin encapsulated chitosan-PVA silver nanocomposite films for improved antimicrobial activity
Thambiliyagodage et al. Recent advances in chitosan-based applications—a review
CN1960736B (zh) 抗感染水凝胶组合物
KR102608165B1 (ko) 상처 처치제용 조성물
Makhayeva et al. Polymeric iodophors: preparation, properties, and biomedical applications
Yan et al. AH 2 O 2-free depot for treating bacterial infection: localized cascade reactions to eradicate biofilms in vivo
CN106146862B (zh) 一种抗菌性的超分子杂合水凝胶及其制备方法和应用
CN112646197B (zh) 一种氨基化木质素及其制备方法和应用
CN104546717A (zh) 一种高抗菌壳聚糖成膜喷剂及其制备方法
EP2450058A1 (en) Antimicrobial nanoparticle conjugates
CN108030774A (zh) 一种负载光动力杀菌药物的羧甲基壳聚糖纳米微球及其合成方法
CN107254742A (zh) 用于医用敷料的含纳米银聚乙烯醇/丝胶复合纤维网
HU225329B1 (en) Use of zinc or cobalt hyaluronate associate for the manufacture of pharmaceutical compositions of antimicrobial activity
Fereydouni et al. Antibacterial activity of chitosan-polyethylene oxide nanofibers containing silver nanoparticles against aerobic and anaerobic bacteria
CN111602672A (zh) 一种抗菌纳米材料及其制备方法和应用
Chittratan et al. New chitosan-grafted thymol coated on gold nanoparticles for control of cariogenic bacteria in the oral cavity
CN113455504B (zh) 壳聚糖荷载咖啡酸酯纳米药剂及其制备方法和应用
CN102405935B (zh) 鱼精蛋白复配制剂及其制备方法和应用
CN104740141B (zh) 一种抗菌喷剂及其制备方法
CN111714455A (zh) 一种季铵盐化甲壳素抗病原微生物喷雾剂、其制备方法及应用
CN115093618A (zh) 一种自组装氧化壳聚糖/绿原酸复合纳米微粒及其制备方法
EP2170081A1 (en) Antimicrobial compositions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant