CN109503780A - 一种抗菌水凝胶材料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

一种抗菌水凝胶材料及其制备方法和应用，所述的抗菌水凝胶材料由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮和反应剂反应制备。本发明的抗菌水凝胶材料充分结合了离子液体阴阳两种离子可以杀菌以及且水凝胶作为多孔凝胶材料有利于水分的吸收与排除的特点，其在应用中可以快速的抑制杂菌的生长，表现出比普通的抗生素更好的抑菌效果，并且给伤口提供利于愈合的环境，减少伤口愈合后疤痕的形成，也可以很好的吸收伤口周围的组织液，有益于伤口的愈合和保护。并且制备方法简单，成本可控。具有广阔的应用前景。

Description

一种抗菌水凝胶材料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于抗菌膜领域，涉及一种双交联抗菌水凝胶材料。
背景技术
细菌感染严重威胁着人类健康，抗生素的广泛使用导致细菌产生耐药性并出现耐药菌，传统的抗生素已经很难治愈由耐药性细菌所引起的感染疾病。因此，研发新型难以产生耐药性的抗菌药物或材料迫在眉睫。抗菌材料是指自身具有抑制或杀死微生物功能的一类新型功能材料。
目前抗菌材料的研究主要集中于阳离子型化合物或聚合物。离子液体因其具有阴阳两种离子，因此可以作为抗菌材料。离子液体可以通过静电作用破坏菌体的细胞壁或细胞膜，从而导致菌体死亡，从而达到抗菌的效果。但现有技术中将离子液体作为抗菌物质的使用方式存在材料释放的问题，可能对伤口造成二次感染。因此，需要开发新的材料形式来对离子液体加以应用，以使其更加有效地发挥抗菌作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可以优异利用离子液体抗菌性能，并具有实际的临床应用价值的新材料。
为此，本发明首先提供一种抗菌水凝胶材料，由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，所述的离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐、1-辛基-3-乙烯基咪唑溴盐和1-十二烷基-3-乙烯基咪唑溴盐；所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。
本发明进一步提供上述抗菌水凝胶材料的制备方法，所述方法包括如下步骤：
①将离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、反应剂完全溶解于水，制得到溶液I,使溶液I中离子液体的浓度为0.5mmol/ml；
②向溶液I中通氮气2min；
③步骤②所得的体系置于70℃条件下反应30～60min。
上述本发明所制得的抗菌水凝胶材料充分结合了离子液体阴阳两种离子可以杀菌以及且水凝胶作为多孔凝胶材料有利于水分的吸收与排除的特点，其在应用中不仅可以快速的抑制杂菌的生长，表现出比普通的抗生素更好的抑菌效果，并且给伤口提供利于愈合的环境，减少伤口愈合后疤痕的形成，也可以很好的吸收伤口周围的组织液，对于伤口的愈合和保护十分重要。基于此，本发明进一步提供上述抗菌水凝胶材料在制备人体敷料中的应用。
目前抗生素的滥用使很多真菌和细菌都具有了耐药性，传统药物已经有很大的缺陷，对真菌和细菌的抑制效果已经不是很明显了，并且还造成了资源的浪费，需要寻找一个新的抑菌方案。本发明所提供的抗菌水凝胶材料，通过离子液体的两种阴阳离子起到杀菌的作用，回避传统的抗菌方法，可以很快达到抑菌的效果。且本发明的抗菌膜比传统的抗生素具有更好的抑菌效果，减少了因杂菌感染引起的伤口腐烂，愈合时间过长等问题，能够使伤口恢复的更快，抗菌膜可以给伤口提供一个湿润的环境，利于伤口的愈合且可以使伤口不留下疤痕。由于传统的抗菌材料容易释放，对伤口造成二次感染，但本发明的抗菌材料具有不释放的特性，不会对伤口造成二次感染，更加有利于伤口的抗菌和愈合，同时其本身的性能也比其它抗菌材料好的多，更有利于贴附到皮肤上，本发明的抗菌材料将更会是一种理想的抗菌材料。另一方面，该材料可以通过本发明的热催化一步法合成，节省了大量的时间，对比生物方法得到的抗生素生产周期长，是一个很大的优势，是一种具有一定强度且抗菌效果非常好的新型人体敷料水凝胶材料。具有广阔的应用前景。
附图说明
图1为对照组凝胶及本发明抗菌水凝胶材料凝胶1、2、3的红外光谱图。
图2为抗菌水凝胶材料根据能谱图得到的溴离子含量图。
图3为抗菌水凝胶材料的扫描电镜图，其中：A为放大3000倍；B为放大10000倍；C为放大20000倍图；D为放大30000倍图。
图4为抗菌水凝胶材料的拉伸力学性能曲线图。
图5为抗菌水凝胶材料的压缩力学性能曲线图。
图6为人抗菌水凝胶材料的溶胀性能图。
图7为抗菌水凝胶材料与皮肤的黏附性图片，其中A是凝胶贴附于手背图示，B是贴附凝胶手背翻转图示。
图8为抗菌水凝胶材料拉伸对比图片，其中A是原长，B是拉伸后长度。
图9为抗菌水凝胶材料贴附皮肤拉力图片。
图10为BSA的标准曲线。
图11为抗菌水凝胶材料吸附BSA的实验。
图12为抗菌水凝胶材料抗白色念珠菌的实验(抑菌圈法)。
图13为抗菌水凝胶材料抗白色念珠菌的实验(菌液稀释10-6倍)，其中：A为对照组凝胶，B为凝胶1，C为凝胶2，D为凝胶3。
图14为抗菌水凝胶材料抗白色念珠菌的实验(菌液稀释10-4倍)，其中：A为对照组凝胶，B为凝胶1，C为凝胶2，D为凝胶3。
图15为抗菌水凝胶材料抗细菌实验(抑菌圈法)，其中：A为大肠杆菌，B为金黄色葡萄球菌，C为枯草芽孢杆菌。
图16为抗菌水凝胶材料抗大肠杆菌实验，其中：A为对照组凝胶、B为凝胶1、C为凝胶2、D为凝胶3。
图17为抗菌水凝胶材料抗金黄色葡萄球菌实验，其中：A为对照组凝胶、B为凝胶1、C为凝胶2、D为凝胶3。
图18为抗菌水凝胶材料抗枯草芽孢杆菌实验，其中：A为对照组凝胶、B为凝胶1、C为凝胶2、D为凝胶3。
图19为抗菌水凝胶材料促进小鼠伤口愈合情况,其中，AH-1是凝胶1敷料测试组、AH-2是凝胶2敷料测试组,AH-3是凝胶3敷料测试组。
具体实施方式
本发明提供的抗菌水凝胶材料由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，其中所述的离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐、1-辛基-3-乙烯基咪唑溴盐和1-十二烷基-3-乙烯基咪唑溴盐；所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。
其中，所述的离子液体和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的摩尔比例是1:1～3。
其中，所述的离子液体与反应剂的摩尔比例是1:0.8～1.2。优选1:1。
具体的实施方式中，所述的反应剂是单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二醇双甲基丙烯酸酯按摩尔比10:0.9～1:0.1～0.2:0.1～0.2的混合物。又尤其优选单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二醇双甲基丙烯酸酯按摩尔比10:1:0.1:0.1的混合物。
进一步的实施方式中，所述的离子液体在体系中的质量百分含量为19～23％。离子液体在凝胶载体体系中的质量百分含量影响抗菌的效果，浓度过高，抗菌效果越明显，从而影响菌群的生长状况。更为具体地，所述的离子液体是1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐。
另一具体的实施方式中，所述的反应的温度是70℃，反应时间30～60min。
下述实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。下述实施例中，如无特殊说明，所使用的实验方法均为常规方法，所用的试剂等均通过常规商业途径购买。
下述实施例采用的材料、抗菌凝胶性能以及抗菌性的方法：
1、材料
离子液体：1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐，购自中科院兰州化学物理研究所；
聚乙烯吡咯烷酮(PVP)：相对分子质量为10000；
单丙烯酰胺：相对分子质量为71.08；
N,N-亚甲基双丙烯酰胺：相对分子质量为154.17；
偶氮二异丁腈：相对分子质量为164.21；
聚乙二醇双甲基丙烯酸酯：购自安耐吉化学试剂公司；
磷酸盐缓冲液(PBS)：0.1M，pH 7.4，按照常规方法制备得到。
2、凝胶性能的测试包括含水量实验、拉伸压缩实验、重复利用实验、BSA蛋白吸附实验和伤口愈合情况，下文详述。
3、抗菌实验测定方法：采用两种方法来进行抗菌实验，一种为将凝胶用打孔器打下小圆片，贴在涂满菌的培养皿上，观察凝胶是否染菌；另一种是将一定质量的凝胶加入到液体培养基中然后加入一定量的菌液，摇床培养，将培养好的菌液取出一定量接种到固体培养基上，对比菌落数量。
实施例1
精确称取PVP 1.494g、单丙烯酰胺1.5g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.012g、偶氮二异丁腈(AIBN)0.006g、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯(PEGDA)0.08g，加入1.5mL去离子水，使所用药品搅拌均匀，通氮气2min，放入70℃的恒温箱反应30min，得到我们需要的聚合物-抗菌膜，记录为对照组凝胶。
实施例2
精确称取离子液体(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)1.62g、PVP 1.494g、单丙烯酰胺1.5g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.012g、偶氮二异丁腈(AIBN)0.006g、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯(PEGDA)0.08g、，加入1.5mL去离子水，使所用药品搅拌均匀，通氮气2min，放入70℃的恒温箱反应30min，得到我们需要的聚合物-抗菌膜，命名为凝胶1。
实施例3
精确称取离子液体(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)1.62g、PVP 2.241g、单丙烯酰胺1.5g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.012g、偶氮二异丁腈(AIBN)0.006g、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯(PEGDA)0.08g，加入1.5mL去离子水，使所用药品搅拌均匀，通氮气2min，放入70℃的恒温箱反应40min，得到我们需要的聚合物-抗菌膜，命名为凝胶2。
实施例4
精确称取离子液体(1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐)1.62g、PVP 2.988g、单丙烯酰胺1.5g、N,N-亚甲基双丙烯酰胺0.012g、偶氮二异丁腈(AIBN)0.006g、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯(PEGDA)0.08g，加入1.5mL去离子水，使所用药品搅拌均匀，通氮气2min，放入70℃的恒温箱反应50min，得到我们需要的聚合物-抗菌膜，命名为凝胶3。
实施例5
为了研究聚合物的结构，对对照组凝胶、凝胶1、凝胶2、凝胶3分别进行了红外表征测试，如附图1所示。从红外图谱中我们可以看出，1580-1620cm-1处为咪唑环的伸缩振动，3027-3228和1455-1566cm-1处的振动峰归属于苯环结构。红外结果显示，对照组凝胶没有这三处的振动峰，说明咪唑盐离子液体凝胶被成功制备出来。
实施例6
为了研究抗菌凝胶的抗菌性与溴离子的含量有关，根据能谱图，得到溴离子含量的柱状图，如附图2所示。测试对象的凝胶1、2、3，分别由实施例2、3、4制备得到，对凝胶1、2、3进行X射线能谱(EDS)测试，得到的能谱图可以看出凝胶中各种元素的质量百分比。可以看出凝胶中离子液体的含量越多，溴离子的质量百分比就越多，溴离子的来源为离子液体，说明离子液体被成功聚合到凝胶上，且其含量越多抗菌效果越好。
实施例7
通过扫描电镜图可以看到敷料测试组凝胶1的内部网孔结构，如附图3所示。可以看出凝胶具有多孔结构，能够利于水分和组织液的渗入与流出。
实施例8
将参测的对照组凝胶、凝胶1、凝胶2、凝胶3放入装满水的小烧杯中，从第4小时开始称量其重量，直到120小时，并计算出凝胶的吸水率。测定结果如表1所示
表1
对照组 凝胶1 凝胶2 凝胶3
起始重量 0.6321g 0.9542g 1.2358g 1.2753g
4h 1.6830g 3.9207g 4.8462g 4.4527g
21h 3.2504g 10.0346g 12.0502g 12.9297g
45h 3.4210g 12.2159g 15.6967g 15.5730g
48h 3.4658g 13.7281g 17.5662g 17.5751g
72h 14.8673g 21.1818g 19.6881g
96h 21.4323g 19.6971g
120h 22.0329g 20.1026g
从表中可以看出对照组24h之后就不再继续吸水，凝胶1在72h之后吸水率达到饱和，凝胶2、凝胶3则自第5天后不吸水，凝胶3在5天后吸水体积变得最大，并破碎，可以得出结论，对照组的吸水率最小，凝胶三的吸水率最大。根据公式：
式中：W0为水凝胶起始质量；
W1为水凝胶吸水后的质量
如附图4所示，根据公式可以算出对照组、凝胶1、凝胶2和凝胶3的吸水率分别为446.74％、1423.05％、1689.50％、1489.23％。可以看出：对照组凝胶的吸水率最低，凝胶3的吸水率最高，说明凝胶具有很强的亲水性，非常有利于其在生物体内水环境的应用。
实施例9
将我们聚合好的凝胶(对照组凝胶、凝胶1、凝胶2、凝胶3)进行含水量的测定，结果如表2所示，根据下述公式计算含水量M：
其中，W0为水凝胶真空干燥前的质量；
W1为水凝胶干燥后测质量。
结果如表2所示：对照组凝胶的含水量为26.91％、凝胶1的含水量为26.39％、凝胶2的含水量为23.92％、凝胶3的含水量为19.54％。
表2
实施例10
以凝胶1为例进行测试：我们将凝胶1制作成样条(长40mm，宽10mm，厚5mm)和样块(直径12mm，厚5mm)分别进行拉伸测试和压缩测试，用以考察水凝胶的力学性能。其中，水凝胶样条的拉伸速度为10mm/min，水凝胶样块的压缩速度为5mm/min。测得水凝胶样条的最大应力为0.03Mpa，水凝胶样块的最大应力为0.097Mpa。如附图5、6所示。可以看出凝胶具有很好的拉伸和压缩性能，良好的机械性能可以使凝胶受到外力干扰时，仍能保持其原本形态，不被破坏。
实施例11
为了检验凝胶跟皮肤具有很好的粘合性，我们以凝胶1为测试材料，将凝胶1贴在人体皮肤上，可以观察到抗菌膜是透明的，利于观察伤口的愈合情况，且抗菌膜具有良好的粘性，可以很好的跟皮肤粘合，不易脱落。如图7所示。
实施例12
为了证明凝胶与皮肤具有良好的拉伸性，我们以凝胶1为测试材料进行了凝胶拉力实验，如图8所示。水凝胶本来的长度为4cm，将凝胶拉伸，最大的拉伸长度为12cm，说明具有非常好的拉伸性。
如图9所示，将凝胶贴敷在皮肤上，然后用拉力计去测量拉力，拉力值在1N左右，凝胶本身具有粘性，可以很好的贴敷在皮肤上，不易脱落，这些都说明凝胶是一种很好的人体敷料。
实施例13
抗菌凝胶贴在伤口上需要其能吸收伤口的组织液，抗菌凝胶本身比较湿润，含有大量的水分，能够给伤口一个湿润的空间，利于伤口的愈合，我们以牛血清白蛋白(BSA)为例，来检测抗菌水凝胶是否能够吸收蛋白。取10mg/mL的BSA溶液，利用PBS将BSA蛋白分别稀释成0、0.1、0.2、0.5、0.8、1mg/mL，以BSA蛋白的浓度为横坐标，OD280nm值为纵坐标，绘制标准曲线，然后取30mg的样品凝胶放入到24孔板中，用75％的酒精对其进行消毒处理，浸泡60min，再用PBS(0.1M，pH7.4)缓冲液浸泡2h，在37摄氏度恒温摇床培养24h，通过紫外分光光度计检测BSA在280nm的吸光度，通过在280nm的标准曲线如图10，可以算出凝胶吸附BSA的量如图11。
测得凝胶1、凝胶2、凝胶3对BSA的吸附量分别为：244.49mg/g、137.37mg/g、153.40mg/g。
实施例14
贴在皮肤上的抗菌凝胶需要具有一定的抗菌性，保证伤口不被感染，抗菌凝胶暴露在空气中，需要对空气中存在的细菌和真菌具有一定的抗菌性，于是我们做了抗真菌实验和抗细菌实验。
用灭菌好的打孔器在对照组凝胶、凝胶1、凝胶2、凝胶3四种凝胶打下相同大小的小圆片，用75％的酒精浸泡1h，然后放入超净工作台，打开紫外灯灭菌，半小时后在之前配置好的PDA培养基接种活化24h的白色念珠菌菌液50毫升，用涂布器涂布均匀，然后用封口膜将培养皿封口，放入28摄氏度的恒温培养箱培养4～5天，观察抗菌效果。如图12所示，由于白色念珠菌是白色的，与凝胶颜色相近，不能准确地看出凝胶上是否长菌，于是我们做了接下来的实验，以此来验证凝胶抗菌。取0.5mL的白色念珠菌加入到30mL的PDA液体培养基中，制成菌悬液，(以不加凝胶的为对照)然后加入5g凝胶，放入全温培养振荡器中28摄氏度培养3天，取出带有凝胶的菌悬液放入已经紫外杀菌的超净工作台中，取出0.5mL的菌液，放入4.5mL的无菌水中，稀释10倍，以此类推，稀释到10-6倍，取10μL涂布到PDA培养基上，培养基封口，放到28摄氏度的恒温箱中培养，培养3天，观察菌落数量。如图13所示，发现加入对照凝胶的菌悬液跟没有加入凝胶的对照组出现菌落，说明对照凝胶不具有抗菌性，加入抗菌凝胶1、2、3的菌悬液没有菌落，说明具有抗菌性，生长的菌落数较少，说明已经达到最高抑菌浓度，需要找到最小抑菌浓度，于是我们做了稀释10-4倍的实验。如图14从图中我们可以看出对照组凝胶不具有抗菌性，菌液浓度由10-6变大到10-4，凝胶3开始长菌，凝胶3是离子液体含量最少的，说明当白色念珠菌的浓度达到10-4时，抗菌膜的抗菌性降低，达到最低抑菌浓度。
实施例15
按照凝胶抗真菌的方法，将凝胶小圆片贴在已经涂布好大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、枯草芽孢杆菌菌液的LB固体培养基上，将培养皿封口，放在37摄氏度的恒温箱培养，培养2天，如图15所示，但由于细菌比较小，且颜色与凝胶颜色差不多，不容易分辨出来凝胶是否长菌，所以采取数菌落的方法来观察抗菌情况。将所有菌液稀释10-6倍，涂布到培养基上，图16为大肠杆菌生长情况，图17为金黄色葡萄球菌生长情况，图18为枯草芽孢杆菌生长情况。从图16、图17、图18可以看出对照组凝胶不具有抗菌性，有大量的菌落生长在培养基上，凝胶1、凝胶2、凝胶3具有抗菌性，可以抑制细菌的生长，但根据细菌种类的不同，抗菌性能也不同，在离子液体含量最少时，大肠杆菌，金黄色葡萄球菌的抗菌性能下降，培养基上开始有菌落出现，而枯草芽孢杆菌在离子液体含量最少时仍具有抗菌性。
实施例16
将含有不同聚离子液体含量的离子液体抗菌水凝胶薄膜(凝胶1、凝胶2和凝胶3)敷于切口相同的小鼠伤口上如图19所示，外敷3天后取下。观察小鼠伤口愈合情况，经对比发现未使用凝胶敷料的小鼠愈合情况最缓慢，使用凝胶敷料的小鼠伤口愈合周期缩短。随着聚离子液体比例增加，水凝胶敷料更能促进小鼠伤口愈合。通过此实验证明抗菌凝胶能缩短愈合时间，且使伤口恢复良好。

Claims (9)

1.一种抗菌水凝胶材料，由离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和反应剂反应制备，
所述的离子液体选自1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、1-丁基-3-乙烯基咪唑溴盐、1-辛基-3-乙烯基咪唑溴盐和1-十二烷基-3-乙烯基咪唑溴盐；
所述的反应剂选自单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈、聚乙二醇双甲基丙烯酸酯或其混合物。
2.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的离子液体和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)的摩尔比例分别是1:1～3。
3.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的离子液体与反应剂的摩尔比例是1:0.8～1.2。
4.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的反应剂是单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二醇双甲基丙烯酸酯按摩尔比10:0.9～1:0.1～0.2:0.1～0.2的混合物。
5.根据权利要求4所述的，抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的反应剂是单丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、偶氮二异丁腈和聚乙二醇双甲基丙烯酸酯按摩尔比10:1:0.1:0.1的混合物。
6.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的离子液体是1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐。
7.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料，其特征在于，所述的反应的温度是70℃，反应时间30～60min。
8.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶材料的制备方法：
①将离子液体、聚乙烯吡咯烷酮(PVP)、反应剂完全溶解于水，制得到溶液I,使溶液I中离子液体的浓度为0.5mmol/ml；
②向溶液I中通氮气2min；
③步骤②所得的体系置于70℃条件下反应30～60min。
9.权利要求1所述的抗菌水凝胶材料在制备人体敷料中的应用。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113499470A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 西北大学 一种可视化抗菌导电敷料的制备方法及应用
CN114539562A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 杭州师范大学 抗菌型超大多孔水凝胶的绿色合成方法及其产品和在废水处理中降解多类型污染物上的应用
CN114671963A (zh) * 2021-03-03 2022-06-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种导电水凝胶及其制备方法和应用

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3639524A (en) * 1969-07-28 1972-02-01 Maurice Seiderman Hydrophilic gel polymer insoluble in water from polyvinylpyrrolidone with n-vinyl-2-pyrrolidone and methacrylic modifier
JP2012144581A (ja) * 2011-01-06 2012-08-02 Sekisui Plastics Co Ltd 粘着性ハイドロゲル及びその製造方法、粘着性ハイドロゲル製造用組成物及びゲルシート
CN108676246A (zh) * 2018-04-14 2018-10-19 盐城市悦诚新材料股份有限公司 一种抗菌无纺布及其制备方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3639524A (en) * 1969-07-28 1972-02-01 Maurice Seiderman Hydrophilic gel polymer insoluble in water from polyvinylpyrrolidone with n-vinyl-2-pyrrolidone and methacrylic modifier
JP2012144581A (ja) * 2011-01-06 2012-08-02 Sekisui Plastics Co Ltd 粘着性ハイドロゲル及びその製造方法、粘着性ハイドロゲル製造用組成物及びゲルシート
CN108676246A (zh) * 2018-04-14 2018-10-19 盐城市悦诚新材料股份有限公司 一种抗菌无纺布及其制备方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
I. BAHADUR: "Interactions of polyvinylpyrrolidone with imidazolium based ionic liquids: Spectroscopic and Density Functional Theory studies", 《JOURNAL OF MOLECULAR LIQUIDS》 *
马瑞: "离子液体聚合物材料对蛋白质吸附性能的研究", 《国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114671963A (zh) * 2021-03-03 2022-06-28 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种导电水凝胶及其制备方法和应用
CN113499470A (zh) * 2021-07-06 2021-10-15 西北大学 一种可视化抗菌导电敷料的制备方法及应用
CN114539562A (zh) * 2022-02-24 2022-05-27 杭州师范大学 抗菌型超大多孔水凝胶的绿色合成方法及其产品和在废水处理中降解多类型污染物上的应用
WO2023130754A1 (zh) * 2022-02-24 2023-07-13 杭州师范大学 抗菌型超大多孔水凝胶的绿色合成方法及其产品和在废水处理中降解多类型污染物上的应用
US11932717B2 (en) 2022-02-24 2024-03-19 Hangzhou Normal University Green synthesis method of antibacterial super-porous hydrogel, product of antibacterial super-porous hydrogel and application of antibacterial super-porous hydrogel to degradation of various pollutants in wastewater treatment

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