CN110917392A - 一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN110917392A
CN110917392A CN201911415153.1A CN201911415153A CN110917392A CN 110917392 A CN110917392 A CN 110917392A CN 201911415153 A CN201911415153 A CN 201911415153A CN 110917392 A CN110917392 A CN 110917392A
Authority
CN
China
Prior art keywords
hydrogel
hemostatic
hyaluronic acid
gelatin
antibacterial
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
CN201911415153.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN110917392B (zh
Inventor
胡圣学
蓝咏
刘玉
冯龙宝
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.)
Guangzhou Bioscience Co Ltd
Original Assignee
Guangzhou Bioscience Co Ltd
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 Guangzhou Bioscience Co Ltd filed Critical Guangzhou Bioscience Co Ltd
Priority to CN201911415153.1A priority Critical patent/CN110917392B/zh
Publication of CN110917392A publication Critical patent/CN110917392A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN110917392B publication Critical patent/CN110917392B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L26/008—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
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0023—Polysaccharides
    • 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
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
    • A61L26/0028—Polypeptides; Proteins; Degradation products thereof
    • A61L26/0038—Gelatin
    • 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
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L26/0066—Medicaments; Biocides
    • 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
    • A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
    • A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L26/009—Materials resorbable by the body
    • 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
    • A61L2300/20—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices containing or releasing organic materials
    • A61L2300/252—Polypeptides, proteins, e.g. glycoproteins, lipoproteins, cytokines
    • 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
    • A61L2300/40—Biologically active materials used in bandages, wound dressings, absorbent pads or medical devices characterised by a specific therapeutic activity or mode of action
    • A61L2300/412—Tissue-regenerating or healing or proliferative 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
    • A61L2300/602—Type of release, e.g. controlled, sustained, slow
    • A61L2300/604—Biodegradation

Abstract

本发明涉及一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺0.5％～4％、甲基丙烯酸化明胶1％～20％、抗菌肽0.005％～0.05％、光引发剂0.01％～0.5％、余量为去离水。本发明利用甲基丙烯酸化明胶、透明质酸改性多巴胺和抗菌肽的独特功能，以甲基丙烯酸明胶为基础，合成了具有粘附性的止血抗菌水凝胶。本发明的水凝胶实现了抗菌和促进组织修复与再生的双功能，显示出可调的凝胶时间、合适的体外溶胀性、适当的降解性、良好的组织粘附性、可调节的流变性能以及优异的压缩和拉伸性能；本发明的水凝胶具有药物缓释能力，具有良好的血液相容性和细胞相容性。

Description

一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法，属于医用生物材料技术领域。
背景技术
在人体中，皮肤组织是最大、最暴露、最脆弱的组织。一旦皮肤组织发生损伤，修复过程就显得非常复杂，包括四个重要的重叠和复杂的阶段：止血、炎症、增殖、和重塑/成熟。虽然大多数皮肤缺损可以在1或2周内快速有效地愈合，但广泛的全层伤口往往难以修复，这对健康造成严重影响，甚至威胁到人们的生命。因此，各种生物材料被开发出来作为伤口敷料，如纳米纤维、海绵、泡沫和水凝胶。在这些材料中，可注射聚合物水凝胶由于其类似于细胞外基质(ECM)的软特性，可调节的物理和化学特性，以及填充任何不规则形状的伤口的能力，已经成为一种有希望的选择。尤其是，具有粘附性的可注射抗菌水凝胶可以将有缺陷的组织附着和粘合在一起，从而加速伤口愈合。此外，它还可以起到止血或密封剂的作用，以止血或防止液体或气体从伤口渗漏，并起到保护作用，避免细菌感染。
因此，开发一种新型可注射粘合剂抗菌水凝胶敷料，以促进整个伤口愈合过程，具有良好的使用前景。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法，该水凝胶具有优异的机械性能、抗氧化活性、抗菌性能、药物缓释能力以及用于伤口愈合应用的生物相容性，具有巨大的应用潜力。
为实现上述目的，本发明采取的技术方案为：一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺0.5％～4％、甲基丙烯酸化明胶1％～20％、抗菌肽0.005％～0.05％、光引发剂0.01％～0.5％、余量为去离水。
甲基丙烯酸明胶(GelMA)是一种具有天然和合成生物材料优点的光交联水凝胶材料，在组织工程领域越来越受欢迎。甲基丙烯酸明胶水凝胶以明胶作为其骨架，这给予它们细胞响应特性，例如适当的细胞粘附位点和蛋白水解降解能力。GelMA水凝胶也是细胞相容的，价格低廉，并且技术上易于制备。此外，研究人员已经表明，甲基化和光交联可以用于调节GelMA水凝胶的机械和化学特性。
透明质酸(HA)，作为一种由成纤维细胞在伤口修复增殖阶段产生的天然多糖，可以介导细胞信号传导，促进细胞迁移，并诱导形态发生和基质组织，从而增强软组织伤口的修复过程。此外，HA具有良好的生物相容性、生物降解性、保湿性和凝胶性，其有利于可注射水凝胶敷料的设计。然而，尽管基于HA的水凝胶可以填充新鲜伤口周围的组织，吸收伤口提取物，并减少炎症，但它表现出弱的粘附性以封闭伤口部位。
多巴胺或邻苯二酚基团与软组织之间的化学交联和物理结合，基于多巴胺或含有儿茶酚的水凝胶通常对软组织具有良好的湿粘性。因此，将多巴胺(DA)接枝到HA(透明质酸-接枝-多巴胺(HA-DA))将赋予HA良好的组织粘附性。此外，在HA上引入邻苯二酚也将提高HA-DA基水凝胶的止血效果，因为基于HA-DA的水凝胶增强了HA-DA对受伤组织的粘附性。此外，邻苯二酚基团可以赋予基于HA-DA水凝胶良好的抗氧化能力，这将有利于通过平衡伤口区域的氧化压力来加速伤口修复过程。因此，将DA接枝到HA将赋予基于HA-DA水凝胶良好的粘附性、止血能力和抗氧化性能，这使得基于HA-DA水凝胶成为多功能注射水凝胶敷料的优秀候选材料。
抗菌肽(AMPs)是一类潜在的新型抗菌药物，有望解决全球抗生素耐药性问题。虽然抗菌肽杀死细菌的机制目前尚不完全清楚，但一般认为抗菌肽类作用于细菌细胞膜并形成跨细胞膜的离子通道。离子通道最终破坏膜的完整性，导致细胞内容物泄漏，从而杀死细菌。AMPs不仅表现出强大的杀菌作用，而且具有高效的光谱抗菌活性。此外，它们还可以提高免疫力，加速伤口愈合。目前，许多AMPs正在进行临床前可行性研究；例如，来自青蛙皮肤的抗菌肽Magagin已经进入了临床试验的第三阶段。
针对传统抗生素负载的水凝胶易产生耐药性，而且不利于细胞粘附及组织再生的问题，本发明采用仿贻贝的透明质酸改性多巴胺(HA-DA)和甲基丙烯酸明胶(GelMA)以及抗菌肽(AMPs)，构造了一种同时具有抗菌性和促细胞粘附性的水凝胶。该水凝胶实现了抗菌和促进组织修复与再生的双功能，表现出可调的凝胶时间、稳定的流变性、合适的溶胀和降解行为、优异的生物相容性等多种功能。此外，水凝胶抗菌实验显示出较大的抑菌圈，而且抗菌肽在水凝胶的释放周期超过十天，显示了这些水凝胶在药物缓释载体中的应用前景。同时，该水凝胶具有良好的组织粘附性、优异的拉伸、压缩和弯曲性能。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺2％、甲基丙烯酸化明胶10％、抗菌肽0.025％、光引发剂0.1％、余量为去离水。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述透明质酸改性多巴胺的制备方法为：将透明质酸溶解于去离子水中，通入氮气，待透明质酸完全溶解后，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺缓慢加入溶液中，搅拌，然后加入盐酸多巴胺，调节pH值为5～6，室温反应，反应结束后用蒸馏水透析、冻干，得透明质酸改性多巴胺。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述透明质酸与盐酸多巴胺的质量比为1：(0.5～4)，所述透明质酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:(0.25～1.0)：(0.125～0.5)。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述透明质酸改性多巴胺的制备方法为：称取1g透明质酸溶解在100mL去离子水中，通入氮气，待透明质酸完全溶解后，将500mg 1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)和250mg N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)缓慢加入溶液中，搅拌20min后，将600mg盐酸多巴胺加入混合液中，然后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠或盐酸溶液监测和调节反应体系的pH至5～6之间，然后室温下反应12h，蒸馏水透析2～3日(截留分子量：10000)，-80℃冻干，即得透明质酸改性多巴胺(HA-DA)。
透明质酸改性多巴胺的制备方法中，反应时间为6～18h，优选为12h；透析袋的截留分子量为8～15kDa。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述甲基丙烯酸化明胶的制备方法为：将明胶溶解于磷酸缓冲盐溶液中，加入甲基丙烯酸酐，搅拌反应，反应结束后透析、冻干，得甲基丙烯酸化明胶。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述明胶与甲基丙烯酸酐的质量比为1：(0.1～1.0)。
作为本发明所述具有粘附性的止血抗菌水凝胶的优选实施方式，所述甲基丙烯酸化明胶的制备方法为：称取10g明胶溶解在100mL磷酸缓冲盐溶液(PH＝7.4)中，50℃溶解后，加入6g的甲基丙烯酸酐，50℃下水浴搅拌1h，用截留分子量为3500kDa纤维素透析袋进行透析，-80℃冻干，即得甲基丙烯酸化明胶(GelMA)。
甲基丙烯酸化明胶的制备方法中，反应时间为0.5～4h，优选为1h。
第二方面，本发明提供了上述水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将甲基丙烯酸化明胶、透明质酸改性多巴胺、抗菌肽和光引发剂加入去离子水中，紫外光照射，即得具有粘附性的止血抗菌水凝胶。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述紫外光照射的时间为0.5～5min。
作为本发明所述制备方法的优选实施方式，所述紫外光照射的时间为2min。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明利用甲基丙烯酸化明胶、透明质酸改性多巴胺和抗菌肽的独特功能，以甲基丙烯酸明胶为基础，合成了具有粘附性的止血抗菌水凝胶。本发明的水凝胶实现了抗菌和促进组织修复与再生的双功能，显示出可调的凝胶时间、合适的体外溶胀性、适当的降解性、良好的组织粘附性、可调节的流变性能以及优异的压缩和拉伸性能；本发明的水凝胶具有药物缓释能力，具有良好的血液相容性和细胞相容性。本发明具有粘附性能的抗菌水凝胶具有优异的机械性能、抗氧化活性、抗菌性能、药物缓释能力以及用于伤口愈合应用的生物相容性，具有巨大的应用潜力。
附图说明
图1为对比例1和对比例3制备的水凝胶的扫描电镜图，其中，A为对比例1的水凝胶的扫描电镜图，B为对比例3的水凝胶的扫描电镜图。
图2为明胶和对比例1的水凝胶的1H-NMR谱图。
图3为透明质酸、多巴胺和透明质酸改性多巴胺的紫外光谱扫描图。
图4为对比例1、对比例3和实施例2制备的水凝胶的溶胀率曲线图。
图5为对比例1～4和实施例2制备的水凝胶的压缩性能图。
图6为对比例1～4和实施例2制备的水凝胶的粘附性能图。
图7为对比例1、对比例3和实施例2制备的水凝胶的细胞存活率统计图。
图8为实施例2制备的水凝胶的体外药物释放曲线图。
具体实施方式
为更好地说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
本发明实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；本发明实施例中所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
实施例1
一种GelMA/2％HA-DA/AMP-01水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺2％、甲基丙烯酸化明胶10％、抗菌肽0.005％、光引发剂0.1％、余量为去离水。
该水凝胶中透明质酸改性多巴胺(HA-DA)的制备方法为：称取1g透明质酸溶解在100mL去离子水中，然后通入氮气，待透明质酸完全溶解后，将500mg EDC和250mg NHS缓慢加入溶液中，搅拌20min后，将600mg盐酸多巴胺加入混合液中，然后用浓度为0.1mol/L的氢氧化钠或盐酸溶液监测和调节反应体系的pH至5～6之间，然后室温下反应12h，蒸馏水透析2～3日(截留分子量：10000)，-80℃冻干，即得透明质酸改性多巴胺。
该水凝胶中甲基丙烯酸化明胶(GelMA)的制备方法为：称取10g明胶溶解在100mLPBS(PH＝7.4)中，50℃溶解后，加入6g甲基丙烯酸酐，50℃下水浴搅拌1h，用截留分子量为3500kDa纤维素透析袋进行透析，-80℃冻干，即得甲基丙烯酸化明胶。
该水凝胶的制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)，0.04g HA-DA(2wt.％)，AMP(100μg/mL，即0.005wt.％)和0.002g LAP光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得GelMA/2％HA-DA/AMP-01水凝胶。
实施例2
一种GelMA/2％HA-DA/AMP-02水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺2％、甲基丙烯酸化明胶10％、抗菌肽0.025％、光引发剂0.1％、余量为去离水。
透明质酸改性多巴胺和甲基丙烯酸化明胶的制备方法同实施例1。
该水凝胶的制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)，0.04gHA-DA(2wt.％)，AMP(500μg/mL，即0.025wt.％)和0.002g LAP光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得GelMA/2％HA-DA/AMP-02水凝胶。
实施例3
一种GelMA/2％HA-DA/AMP-03水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺2％、甲基丙烯酸化明胶10％、抗菌肽0.05％、光引发剂0.1％、余量为去离水。
透明质酸改性多巴胺和甲基丙烯酸化明胶的制备方法同实施例1。
该水凝胶的制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)，0.04g HA-DA(2wt.％)，AMP(1000μg/mL，即0.05wt.％)和0.002g LAP光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得GelMA/2％HA-DA/AMP-03水凝胶。
实施例4
一种GelMA/0.5％HA-DA/AMP-03水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺0.5％、甲基丙烯酸化明胶1％、抗菌肽0.05％、光引发剂0.01％、余量为去离水。
透明质酸改性多巴胺和甲基丙烯酸化明胶的制备方法同实施例1。
该水凝胶的制备方法为：将0.02g GelMA(1wt.％)，0.01g HA-DA(0.5wt.％)，AMP(1000μg/mL，即0.05wt.％)和0.0002g LAP光引发剂(0.01wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得GelMA/0.5％HA-DA/AMP-03水凝胶。
实施例5
一种GelMA/4％HA-DA/AMP-03水凝胶，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺4％、甲基丙烯酸化明胶20％、抗菌肽0.05％、光引发剂0.5％、余量为去离水。
透明质酸改性多巴胺和甲基丙烯酸化明胶的制备方法同实施例1。
该水凝胶的制备方法为：将0.4g GelMA(20wt.％)，0.08g HA-DA(4wt.％)，AMP(1000μg/mL，即0.05wt.％)和0.01g LAP光引发剂(0.5wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得GelMA/4％HA-DA/AMP-03水凝胶。
对比例1
一种GelMA水凝胶，其制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)和0.002g苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂(LAP)光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得GelMA水凝胶。
对比例2
一种GelMA/0.5％HA-DA水凝胶，其制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)、0.01gHA-DA(0.5wt.％)和0.002g LAP光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得。
对比例3
一种GelMA/2％HA-DA水凝胶，其制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)和0.04gHA-DA(2wt.％)和0.002g LAP光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得。
对比例4
一种GelMA/4％HA-DA水凝胶，其制备方法为：将0.2g GelMA(10wt.％)和0.08gHA-DA(4wt.％)和0.002g LAP光引发剂(0.1wt.％)溶于2ml去离子水中，紫外光照2min，即得。
效果例1
(1)扫描电子显微镜观察
将对比例1和对比例3制备好的、冻干的水凝胶喷金后，置于扫描电子显微镜下观察。测试条件为：5kV electron beam。测试结果如图1所示，其中，A为对比例1的水凝胶的扫描电镜图，B为对比例3的水凝胶的扫描电镜图。
水凝胶的微观结构特征对水凝胶的机械性能起着至关重要的作用，发现水凝胶的微观结构存在部分差异。由图1可知，GelMA水凝胶和GelMA/2％HA-DA水凝胶呈现均匀的三维孔状结构，可用于组织工程。相比之下，GelMA/2％HA-DA水凝胶的微观结构显示出更小的孔径，这是由于HA-DA的加入所致。
(2)1H-NMR谱图
分别称取3～5mg明胶、对比例1的水凝胶溶解于适量的氘代试剂中(重水D2O)，然后装入干净的核磁管中，利用核磁共振光谱仪在室温条件下进行核磁结构测定，并采用MestReNova软件进行图谱分析。
明胶和对比例1的水凝胶的1H-NMR谱图如图2所示。通过核磁对比分析可知，甲基丙烯酸酯的特征官能团(δ＝5.4ppm)出现在产物上，因此可证明已成功制备得到GelMA。
(3)紫外光谱扫描图
配置0.5mg/mL的HA-DA(透明质酸改性多巴胺)、HA和DA水溶液，在紫外分光光度计上进行光谱扫描，扫描范围为200～350nm。
将HA-DA、HA和DA水溶液在紫外可见光分光光度计上进行光谱扫描，得到结果如图3所示。多巴胺含有苯环结构，在280nm有较强的紫外吸收峰，HA在此区间无紫外吸收峰，而HA-DA溶液的紫外光谱图在278nm有吸收峰(溶液的pH差异可能导致此吸收峰略有位移)，初步证明接枝成功。
(4)溶胀性能
称取对比例1(GelMA)、对比例3(GelMA/2％HA-DA)和实施例2(GelMA/2％HA-DA/AMP-02)制备的水凝胶的质量M0，然后将水凝胶在PBS缓冲溶液中浸泡24h后小心取出，用滤纸吸干表面的水分，称重质量为Mt，水凝胶的溶胀率：
溶胀率＝(Mt-M0)/M0×100％
水凝胶的溶胀程度与孔径大小和聚合物材料结构有关，最终影响材料的机械强度。对比例1、对比例3和实施例2的水凝胶的溶胀率曲线图如图4所示。由图4可知，GelMA/2％HA-DA水凝胶的溶胀度为46％，GelMA/2％HA-DA/AMP-02水凝胶的溶胀率为44％，均高于GelMA水凝胶的溶胀度(34％)。这一结果可能归因于HA-DA的引入，增加了水凝胶的吸水性能。
(5)压缩性能
使用游标卡尺测量水凝胶的直径和长度，在40％形变内，以1mm/min的形变速率，采用电子万能试验机测试样品的压缩弹性模量。
理想的水凝胶应具有良好的力学性能，以保持其使用时的完整性。对比例1～4、实施例2制备的水凝胶的压缩性能图如图5所示。由图5可知，在2％HA-DA浓度下，GelMA/HA-DA水凝胶的压缩模量随着HA-DA浓度的增加而增加；而HA-DA浓度达到4％时，压缩强度有所下降。这一结果表明，GelMA/HA-DA水凝胶的压缩模量可以通过调节HA-DA的浓度来调节，并且调节材料压缩模量的能力意味着它可以与更多类型的组织的机械特性相吻合。
(6)粘附性能
图6为对比例1～4和实施例2制备的水凝胶的粘附性能图。通过调整不同质量分数HA-DA溶液，我们发现当HA-DA浓度质量分数在4％时，制得的水凝胶有最佳剪切强度，粘附力达到了145.75kPa。HA-DA的加入能提高水凝胶的粘附性能，从而有利于细胞在水凝胶表面的粘附与铺展，该水凝胶克服了传统水凝胶不利于细胞粘附的问题。
(7)生物相容性测试
将含100uL小鼠成纤维细胞L929(1×104个/mL)的培养基接种于96孔板中。在细胞附着在孔板之后，水凝胶(切成直径5mm，高度1mm左右)转到96孔板中，无水凝胶的作为空白对照组，培养液2天换一次。细胞在培养1天、2天、3天后，水凝胶被移除，细胞PBS洗涤2次。每孔加入培养基量50ul的CCK8溶液，并设定阴性对照(空白培养基)，在细胞培养箱中培养1～2h。根据颜色变化判断，将培养板取出，将对应孔内液体移吸至96孔板中。并在酶标仪450nm波长下检测吸光度值(OD值)，记录并计算数据。
对比例1、对比例3和实施例2制备的水凝胶材料的细胞存活率统计图如图7所示，所有的水凝胶体系对L929细胞毒性较小，能够符合要求。在第三天，相对于GelMA/2％HA-DA水凝胶，GelMA/2％HA-DA/AMP-02组细胞存活率略微降低，但仍在100％左右。上述结果表明，GelMA/2％HA-DA/AMP-02水凝胶具有良好的生物相容性，有利于L929细胞的生长和增殖。
(8)水凝胶抗菌性能
抑菌圈实验采取美国临床和实验室标准协会(CLSI)制定的标准，详细步骤：首先将实验室超净工作台进行灭菌处理，操作前开紫外照射30min。分别滴取100μL大肠杆菌和金黄色葡萄球菌悬浮液(1×108CFU/mL)到固体LB培养基，用涂布棒在上面涂布均匀，然后将水凝胶材料(直径8mm)贴在培养基上面，等15min后将培养皿放回37℃生化培养箱倒置培养，培养时间为24h。取出培养基观察上面抑菌圈的大小和细菌的生长情况，每组做三个平行试样。
实施例1～3制备的水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌效果如表1所示。由表1可知，实施例1～3制备的水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均有抑菌圈。其中实施例3制备的水凝胶抗菌性能最大，实施例2和实施例3制备的水凝胶抑菌圈无明显差异，考虑到抗菌肽浓度达时会产生一定的细胞毒性，因此选择实施例2制备的水凝胶作为最优组。体外抗菌实验表明，该水凝胶对表皮葡萄球菌(革兰氏阳性)和大肠杆菌(革兰氏阴性)均具有良好的抗菌性，而且水凝胶对抗菌肽的释放周期能达10天以上。
表1
Figure BDA0002350994090000111
(9)体外药物释放试验
将实施例2制备的水凝胶加入到15ml PBS溶液中，放置在37℃恒温摇床中，在特定的时间点取出1ml水溶液后，加入1ml新的PBS以保持10ml PBS溶液体积不变，使用紫外分光光度计测定取出溶液中药物的浓度，对载药水凝胶的释放行为进行连续10天测定。
实施例2制备的水凝胶材料载药体系药物释放曲线如图8所示。由图8可知，水凝胶在第1天释放较快。药物释放第1天，抗菌肽释放率约为18.6％，随后药物呈现线性释放的趋势，到第10天抗菌肽总释放率约为86.4％，未释放完全，猜测是还有部分药物被水凝胶包裹所致。说明本方法制备的水凝胶具有持续输送药物的功能。
最后所应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺0.5％～4％、甲基丙烯酸化明胶1％～20％、抗菌肽0.005％～0.05％、光引发剂0.01％～0.5％、余量为去离水。
2.如权利要求1所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述水凝胶包含如下质量百分比的组分：透明质酸改性多巴胺2％、甲基丙烯酸化明胶10％、抗菌肽0.025％、光引发剂0.1％、余量为去离水。
3.如权利要求1或2所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述光引发剂为苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基膦酸锂。
4.如权利要求1或2所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述透明质酸改性多巴胺的制备方法为：将透明质酸溶解于去离子水中，通入氮气，待透明质酸完全溶解后，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺缓慢加入溶液中，搅拌，然后加入盐酸多巴胺，调节pH值为5～6，室温反应，反应结束后用蒸馏水透析、冻干，得透明质酸改性多巴胺。
5.如权利要求4所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述透明质酸与盐酸多巴胺的质量比为1：(0.5～4)，所述透明质酸、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺的质量比为1:(0.25～1.0)：(0.125～0.5)。
6.如权利要求1或2所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述甲基丙烯酸化明胶的制备方法为：将明胶溶解于磷酸缓冲盐溶液中，加入甲基丙烯酸酐，搅拌反应，反应结束后透析、冻干，得甲基丙烯酸化明胶。
7.如权利要求6所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶，其特征在于，所述明胶与甲基丙烯酸酐的质量比为1：(0.1～1.0)。
8.如权利要求1～7任一项所述的具有粘附性的止血抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将甲基丙烯酸化明胶、透明质酸改性多巴胺、抗菌肽和光引发剂加入去离子水中，紫外光照射，即得具有粘附性的止血抗菌水凝胶。
9.如权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光照射的时间为0.5～5min。
10.如权利要求9所述的制备方法，其特征在于，所述紫外光照射的时间为2min。
CN201911415153.1A 2019-12-31 2019-12-31 一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法 Active CN110917392B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911415153.1A CN110917392B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911415153.1A CN110917392B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN110917392A true CN110917392A (zh) 2020-03-27
CN110917392B CN110917392B (zh) 2021-12-24

Family

ID=69854627

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911415153.1A Active CN110917392B (zh) 2019-12-31 2019-12-31 一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110917392B (zh)

Cited By (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111569148A (zh) * 2020-04-14 2020-08-25 杭州医学院 一种促进骨修复复合水凝胶及其制备方法与应用
CN112023109A (zh) * 2020-08-12 2020-12-04 山东百多安医疗器械股份有限公司 一种可粘附自修复止血膜及其制备方法
CN112933286A (zh) * 2021-02-19 2021-06-11 西安交通大学 一种用于止血并承载抗癌药物的晶胶及其制备方法
CN112972274A (zh) * 2021-01-29 2021-06-18 广州贝奥吉因生物科技股份有限公司 一种牙科脱敏剂及其制备方法与应用
CN113144283A (zh) * 2021-04-26 2021-07-23 广东海洋大学 一种促进创伤愈合的TSCP-GelMA水凝胶及其制备和应用
CN113244437A (zh) * 2021-06-15 2021-08-13 福州大学 一种仿生多功能复合海绵敷料的制备方法与应用
CN113321820A (zh) * 2021-05-28 2021-08-31 吉林大学 一种新型抗菌粘附保湿功能水凝胶制备方法及应用
CN113398332A (zh) * 2021-08-20 2021-09-17 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） 一种含干细胞外泌体的3d仿生生物支架及应用
CN113501981A (zh) * 2021-07-16 2021-10-15 深圳市第二人民医院(深圳市转化医学研究院) 一种单组份生物水凝胶及其制备方法和应用
WO2021208688A1 (zh) * 2020-04-12 2021-10-21 南方医科大学 一种抗肠粘连双层生物凝胶制备方法及双层生物凝胶
CN113563609A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 华南理工大学 一种纳米复合多孔水凝胶及其制备与应用
WO2021237543A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 深圳先进技术研究院 基于海洋源明胶的可注射水凝胶止血剂及应用和应用方法
CN114601974A (zh) * 2022-03-22 2022-06-10 中国人民解放军南部战区总医院 一种丝胶蛋白复合水凝胶及其制备方法与应用
CN116589862A (zh) * 2023-05-19 2023-08-15 福建优壳生物科技有限公司 一种可降解生物凝胶及其制备方法与应用
CN116870243A (zh) * 2023-08-10 2023-10-13 广州创赛生物医用材料有限公司 一种具有止血抗炎作用的水凝胶及其制备方法和应用
WO2023216495A1 (zh) * 2022-05-12 2023-11-16 江苏大学 一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120156164A1 (en) * 2009-09-04 2012-06-21 Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation In situ-forming hydrogel for tissue adhesives and biomedical use thereof
CN104623725A (zh) * 2014-12-31 2015-05-20 深圳清华大学研究院 生物粘合剂及其制备方法
CN106750478A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 华南理工大学 一种高强度双网络抗菌生物水凝胶的制备方法
CN107312193A (zh) * 2017-06-27 2017-11-03 吉林大学 一种仿生的可注射黏附性水凝胶、制备方法及其在生物方面的应用
CN107551320A (zh) * 2017-07-25 2018-01-09 华南理工大学 一种具备抗菌功能的3d打印水凝胶多孔支架及其制备方法
US20180117215A1 (en) * 2017-10-11 2018-05-03 Maryam Eslami Scaffold for skin tissue engineering and a method of synthesizing thereof
CN108619560A (zh) * 2018-05-28 2018-10-09 华南理工大学 一种组织粘附止血抗菌纳米膜的制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120156164A1 (en) * 2009-09-04 2012-06-21 Ajou University Industry-Academic Cooperation Foundation In situ-forming hydrogel for tissue adhesives and biomedical use thereof
CN104623725A (zh) * 2014-12-31 2015-05-20 深圳清华大学研究院 生物粘合剂及其制备方法
CN106750478A (zh) * 2016-11-30 2017-05-31 华南理工大学 一种高强度双网络抗菌生物水凝胶的制备方法
CN107312193A (zh) * 2017-06-27 2017-11-03 吉林大学 一种仿生的可注射黏附性水凝胶、制备方法及其在生物方面的应用
CN107551320A (zh) * 2017-07-25 2018-01-09 华南理工大学 一种具备抗菌功能的3d打印水凝胶多孔支架及其制备方法
US20180117215A1 (en) * 2017-10-11 2018-05-03 Maryam Eslami Scaffold for skin tissue engineering and a method of synthesizing thereof
CN108619560A (zh) * 2018-05-28 2018-10-09 华南理工大学 一种组织粘附止血抗菌纳米膜的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
YONGPING LIANG ET AL: "Adhesive Hemostatic Conducting Injectable Composite Hydrogels with Sustained Drug Release and Photothermal Antibacterial Activity to Promote Full-Thickness Skin Regeneration During Wound Healing", 《SMALL》 *

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021208688A1 (zh) * 2020-04-12 2021-10-21 南方医科大学 一种抗肠粘连双层生物凝胶制备方法及双层生物凝胶
CN111569148A (zh) * 2020-04-14 2020-08-25 杭州医学院 一种促进骨修复复合水凝胶及其制备方法与应用
WO2021237543A1 (zh) * 2020-05-27 2021-12-02 深圳先进技术研究院 基于海洋源明胶的可注射水凝胶止血剂及应用和应用方法
CN112023109A (zh) * 2020-08-12 2020-12-04 山东百多安医疗器械股份有限公司 一种可粘附自修复止血膜及其制备方法
CN112972274A (zh) * 2021-01-29 2021-06-18 广州贝奥吉因生物科技股份有限公司 一种牙科脱敏剂及其制备方法与应用
CN112933286A (zh) * 2021-02-19 2021-06-11 西安交通大学 一种用于止血并承载抗癌药物的晶胶及其制备方法
CN113144283A (zh) * 2021-04-26 2021-07-23 广东海洋大学 一种促进创伤愈合的TSCP-GelMA水凝胶及其制备和应用
CN113321820A (zh) * 2021-05-28 2021-08-31 吉林大学 一种新型抗菌粘附保湿功能水凝胶制备方法及应用
CN113244437A (zh) * 2021-06-15 2021-08-13 福州大学 一种仿生多功能复合海绵敷料的制备方法与应用
CN113501981A (zh) * 2021-07-16 2021-10-15 深圳市第二人民医院(深圳市转化医学研究院) 一种单组份生物水凝胶及其制备方法和应用
CN113563609A (zh) * 2021-07-28 2021-10-29 华南理工大学 一种纳米复合多孔水凝胶及其制备与应用
CN113398332A (zh) * 2021-08-20 2021-09-17 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） 一种含干细胞外泌体的3d仿生生物支架及应用
CN113398332B (zh) * 2021-08-20 2022-01-11 北京大学第三医院（北京大学第三临床医学院） 一种含干细胞外泌体的3d仿生生物支架及应用
CN114601974A (zh) * 2022-03-22 2022-06-10 中国人民解放军南部战区总医院 一种丝胶蛋白复合水凝胶及其制备方法与应用
WO2023216495A1 (zh) * 2022-05-12 2023-11-16 江苏大学 一种基于天然受体配体识别作用的动态抗菌水凝胶、制备方法及应用
CN116589862A (zh) * 2023-05-19 2023-08-15 福建优壳生物科技有限公司 一种可降解生物凝胶及其制备方法与应用
CN116589862B (zh) * 2023-05-19 2024-01-30 福建优壳生物科技有限公司 一种可降解生物凝胶及其制备方法与应用
CN116870243A (zh) * 2023-08-10 2023-10-13 广州创赛生物医用材料有限公司 一种具有止血抗炎作用的水凝胶及其制备方法和应用
CN116870243B (zh) * 2023-08-10 2024-01-19 广州创赛生物医用材料有限公司 一种具有止血抗炎作用的水凝胶及其制备方法和应用

Also Published As

Publication number Publication date
CN110917392B (zh) 2021-12-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110917392B (zh) 一种具有粘附性的止血抗菌水凝胶及其制备方法
He et al. Tannic acid-reinforced methacrylated chitosan/methacrylated silk fibroin hydrogels with multifunctionality for accelerating wound healing
Yang et al. Mussel-inspired adhesive antioxidant antibacterial hemostatic composite hydrogel wound dressing via photo-polymerization for infected skin wound healing
Wang et al. A double-crosslinked self-healing antibacterial hydrogel with enhanced mechanical performance for wound treatment
Cao et al. Double crosslinked HLC-CCS hydrogel tissue engineering scaffold for skin wound healing
CN111150880A (zh) 一种抗菌复合水凝胶及其制备方法
Tang et al. Stable antibacterial polysaccharide-based hydrogels as tissue adhesives for wound healing
CN110152051B (zh) 一种吸水烧创伤抗菌敷料及其制备方法和用途
Lu et al. A novel in situ‐formed hydrogel wound dressing by the photocross‐linking of a chitosan derivative
CN111840631A (zh) 可注射型抗菌止血水凝胶粘合剂及其制备方法和应用
CN111228565A (zh) 一种载plga微球的透明质酸-明胶复合水凝胶及其制备方法
CN111154149A (zh) 一种水凝胶及其制备方法与敷料
CN110876815A (zh) 一种负载富血小板血浆和抗菌肽的水凝胶及其制备方法和应用
CN111569148A (zh) 一种促进骨修复复合水凝胶及其制备方法与应用
Cheng et al. An agar–polyvinyl alcohol hydrogel loaded with tannic acid with efficient hemostatic and antibacterial capacity for wound dressing
Zhou et al. An antibacterial chitosan-based hydrogel as a potential degradable bio-scaffold for alveolar ridge preservation
Li et al. Mussel-inspired methacrylated gelatin-dopamine/quaternized chitosan/glycerin sponges with self-adhesion, antibacterial activity, and hemostatic ability for wound dressings
Liu et al. Multifunctional antibiotics-free hydrogel dressings with self-regulated nitric oxide-releasing kinetics for improving open wound healing
CN113509591A (zh) 一种抗菌阳离子可注射水凝胶敷料及其制备方法
CN113616851A (zh) 一种壳聚糖/聚2-甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵水凝胶
CN110180017B (zh) 一种多功能双组份水凝胶组织粘合剂的制备方法
CN112618786A (zh) 一种紫外交联载药凝胶及其制备方法
Xu et al. Dually crosslinked self-healing hydrogels originating from cell-enhanced effect
CN114479124B (zh) 一种可自愈水凝胶、其制备方法及应用
ES2963651T3 (es) Medio para su utilización en la preparación de un hidrogel a base de derivado hidroxifenílico de hialuronano, procedimiento para la preparación del hidrogel y utilización del mismo

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