CN113185725B - 一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，向多巴胺改性明胶水溶液中加入硝酸银溶液并进行快速搅拌，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；所述多巴胺改性明胶水溶液的制备方法为：先将偶联剂加入到明胶和多巴胺的混合水溶液中进行反应制备多巴胺改性明胶，再将多巴胺改性明胶溶于水中得到多巴胺改性明胶水溶液；多巴胺改性明胶水溶液的浓度为15～20wt％；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.375～0.5；所述偶联剂为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；所述快速搅拌是指搅拌速率为300～600rpm；成胶时间为5s以内。本发明的方法操作简单，成胶时间极快，且无需使用任何有机溶剂，制备方法十分环保。
Description
技术领域
本发明属于复合水凝胶技术领域，涉及一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法。
背景技术
水凝胶材料是一种以高分子或其他分子作为三维骨架，且富含水分的软物质。由于其结构近似人体组织，因此水凝胶在包括药物传递，组织工程和再生医学等领域具有重要应用前景。除了生物医学领域的应用，近年来，具有特殊功能的水凝胶也被广泛应用于传感，显示和能量储存等领域。银纳米粒子作为一种重要的纳米材料，其良好的导电性和广谱抗菌性已经被研究人员所熟知。因此银纳米粒子的复合水凝胶同样具备导电性和抗菌性，而这些性能决定了银纳米粒子复合水凝胶在生物化学传感和皮肤愈合等领域具有重要的应用价值。
专利CN111407722 A公开了一种银纳米粒子水凝胶的制备方法，在该方法中，将银盐的水溶液与碱性色氨酸衍生物的水溶液混合后，经放置可以制得银纳米粒子复合水凝胶。该复合水凝胶制备成本较低，且具有可注射性和优异的抗菌性能，但是该方法中，需要在自然光下放置5～10分钟方可成胶，而在避光条件下的成胶时间为5～12小时，因此不利于进行体内注射；专利CN102924860A公开了一种水凝胶原位杂化纳米银复合材料的制备方法，在该方法中，将1-乙烯基咪唑、丙烯腈、交联剂和引发剂溶解在溶剂中，通过引发剂引发1-乙烯基咪唑、丙烯腈和交联剂分子上的不饱和键，在绝氧的条件下通过自由基聚合反应制得复合水凝胶。该方法材料来源较为广泛、生产效率高，且所制备的银纳米粒子粒径较为均匀，但是该方法中，需要使用多种小分子引发剂和交联剂，且需要紫外光长时间照射引发自由基聚合，因此制备方法较为复杂；专利CN107522875B公开了一种银纳米粒子交联的水凝胶的制备方法，在该方法中，银纳米粒子交联的水凝胶是基于聚合物中的含硫官能团与银纳米粒子之间的较强螯合作用而形成，这种相互作用是一种动态键，因此使得所述水凝胶具有很好的自修复效果，但是该方法中需要一系列脱泡和静置过程后方可成胶，且制备过程中需要使用有机溶剂，并且最后需要用水置换有机溶剂，因此制备过程不够环保且较为繁琐。
明胶作为一种天然产物，在动物的皮和骨中广泛存在。明胶水凝胶具有较高的机械性能和良好的生物相容性，因而成为研究的热点目前明胶水凝胶的制备主要通过与其他高分子复合后制备复合水凝胶，例如专利CN111632198A、CN111803697A、CN111704729A分别报道了明胶与透明质酸、海藻酸钠和壳聚糖形成复合水凝胶，然而有关银纳米粒子/明胶复合水凝胶却鲜有报道。
因此，研究一种简单、环保、快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法极具现实意义。
发明内容
本发明的目的是解决现有技术中存在的上述问题，提供一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，向多巴胺改性明胶水溶液中加入硝酸银溶液并进行快速搅拌，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶，硝酸银的银离子可以被明胶分子上的多巴胺还原形成银纳米粒子，从而将明胶分子交联起来而成胶。该方法具有经济便捷，原料易得，制备过程环保等多种优点；
所述多巴胺改性明胶水溶液的制备方法为：先将偶联剂加入到明胶(GLT)和多巴胺(DA)的混合水溶液中进行反应制备多巴胺改性明胶，偶联剂可以促进明胶中的羧基基团与多巴胺的氨基基团进行化学反应，并形成酰胺键。再将多巴胺改性明胶溶于水中得到多巴胺改性明胶水溶液。由于明胶和多巴胺均具有良好的水溶性，因此反应得到的多巴胺改性明胶同样具有良好的水溶性，且溶液为无色透明状态；
多巴胺改性明胶水溶液的浓度为15～20wt％；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.375～0.5；在控制多巴胺改性明胶水溶液的浓度为15～20wt％，且明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.375～0.5时，水溶液中具有较高的多巴胺改性明胶含量，同时多巴胺改性明胶中多巴胺的含量也较高，因此可以提高水凝胶的交联度，从而达到快速成胶的目的；
所述偶联剂为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，偶联剂的作用是使多巴胺的氨基与明胶上的羧基进行化学反应，从而将多巴胺化学接枝到明胶分子链上面；
所述快速搅拌是指搅拌速率为300～600rpm；
成胶时间为5s以内。
作为优选的技术方案：
如上所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下，在室温条件下进行反应12～36h(优选为24～36h)后，放入透析袋中透析以除去反应产生的小分子(明胶中的羧基与多巴胺的氨基在交联剂交联以后，会生成小分子，透析是为了除去反应生成的这些小分子)，随后，通过冷冻干燥的方法得到多巴胺含量为9～15wt％的多巴胺改性明胶(DA-GLT)；控制多巴胺改性明胶中多巴胺的含量是为了后续控制成胶的时间，当多巴胺的含量较低时，后续成胶时间较长，甚至不能成胶，多巴胺的含量较高时，成胶时间会相应缩短，成胶速度变快；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到多巴胺改性明胶水溶液。该水溶液为透明状态，且可以长期稳定存在，因此有利于溶液的储存；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为12～24mg/mL的硝酸银溶液，硝酸银溶液的加入量为多巴胺改性明胶水溶液的12～18％v/v，并快速搅拌混匀，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶。
如上所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，步骤(1)中明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为1～5wt％。
如上所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，步骤(2)中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1。
如上所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，步骤(2)中冷冻干燥的方法是指在真空下，将冷冻至-40～-20℃的样品干燥24小时，以完全除去水，从而得到多巴胺含量为9～15wt％的多巴胺改性明胶。
如上所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为75～90％。
如上所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为45～55nm。
发明机理：
本发明通过将硝酸银溶液快速加入多巴胺改性的明胶溶液中，由于多巴胺分子中邻位的酚羟基可以将银离子还原为银纳米粒子，并螯合在银纳米粒子的表面，同时由于明胶分子上接枝有大量多巴胺分子，因此以生成的银纳米粒子作为交联点，可以将明胶分子交联起来从而形成复合水凝胶，该方法中无需额外添加其他试剂，因此制备方法简单经济，由于多巴胺可以快速将银离子还原为银纳米粒子，因此通过调节配方可以调节成胶时间，最快在硝酸银溶液加入的瞬间，即可成胶，由于明胶具有水溶性，因此在明胶分子上接枝多巴胺的反应可以在水中进行。此外，多巴胺改性的明胶分子还原银离子制备水凝胶的过程也可以直接在水中进行，因此整个过程中不需要使用有机溶剂，因此该方法既经济又环保。
有益效果：
(1)本发明通过一步交联制备银纳米粒子交联的明胶水凝胶，方法简单；
(2)本发明的银纳米粒子/明胶复合水凝胶成胶时间极快，可以控制在5秒钟以内；
(3)本发明制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的过程无需使用任何有机溶剂，制备方法十分环保。
附图说明
图1为原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的合成示意图；
图2为实施例1和实施例7制备的银纳米粒子/明胶复合水凝胶冻干后的扫描电子显微镜图片；
图3为实施例1、实施例4和实施例7制备的银纳米粒子/明胶复合水凝胶明胶水的粘度与温度的关系图；
图4为实施例1和实施例7制备的银纳米粒子/明胶复合水凝胶的溶胀率随时间变化的关系图；
图5为包覆有阿霉素的银纳米粒子/明胶复合水凝胶中阿霉素的释放曲线图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
图1为原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的合成示意图，具体过程为：将一定量含有硝酸银的溶液加入多巴胺改性的明胶溶液中，通过简单混合，即可快速得到化学交联的银纳米粒子/明胶复合水凝胶。
实施例1
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.375；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为1wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应12h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-40℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为9wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为15wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为12mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为300rpm，5s以内时，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为5.5:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为75％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为45nm。
实施例2
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.39；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为1.5wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应15h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-38℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为10wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为16wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为14mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为350rpm，5s以内时，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为6:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为79％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为47nm。
实施例3
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.41；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为2wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应18h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-34℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为11wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为17wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为16mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为400rpm，5s以内时，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为6.5:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为83％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为48nm。
实施例4
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.43；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为3wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应22h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-30℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为12wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为18wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为18mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为450rpm，在5s以内即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为7:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为85％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为50nm。
实施例5
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.46；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为4wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应26h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-28℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为13wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为19wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为20mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为500rpm，在5s以内即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为7.5:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为87％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为52nm。
实施例6
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.48；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为4.5wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应32h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-25℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为14wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为20wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为22mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为550rpm，在5s以内即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为8:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为88％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为53nm。
实施例7
一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.5；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为5wt％；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应36h后，放入透析袋中透析，随后，在真空下，将冷冻至-20℃的样品干燥24小时，得到多巴胺含量为15wt％的多巴胺改性明胶；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到浓度为20wt％的多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为24mg/mL的硝酸银溶液，并快速搅拌，搅拌速率为600rpm，在5s以内即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；其中，多巴胺改性明胶水溶液与硝酸银溶液的体积比为8.5:1。
制得的银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为90％；银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为55nm。
如图2所示，分别为实施例1和实施例7制备的银纳米粒子/明胶复合水凝胶冻干后的扫描电子显微镜图片，从图中可以看到水凝胶具有多孔结构。
如图3所示，实施例1、实施例4和实施例7制备的银纳米粒子/明胶复合水凝胶的粘度随着温度的升高而升高，且明显高于明胶溶液的粘度，证明了水凝胶的形成。
如图4所示，分别为实施例1和实施例7制备的银纳米粒子/明胶复合水凝胶的溶胀率随时间变化的关系，从图中可知该水凝胶在水中的体积随时间逐渐增加，且在5天左右，其溶胀率达到峰值。
如图5所示，将阿霉素溶液与多巴胺改性的明胶水溶液进行混合，随后加入硝酸银溶液并混匀，即可得到包覆有阿霉素的复合水凝胶。从图片中可以看到，在将阿霉素包覆在复合水凝胶以后，该药物可以从水凝胶中缓慢释放出来，因此该复合水凝胶可以作为药物载体，用于药物的缓释。
Claims (5)
1.一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，其特征在于：向多巴胺改性明胶水溶液中加入硝酸银溶液并进行快速搅拌，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶；
所述多巴胺改性明胶水溶液的制备方法为：先将偶联剂加入到明胶和多巴胺的混合水溶液中进行反应制备多巴胺改性明胶，再将多巴胺改性明胶溶于水中得到多巴胺改性明胶水溶液；
多巴胺改性明胶水溶液的浓度为15～20wt％；明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶和多巴胺的质量比为3:0.375～0.5；
所述偶联剂为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；
所述快速搅拌是指搅拌速率为300～600rpm；
成胶时间为5s以内；
银纳米粒子/明胶复合水凝胶具有多孔结构，且孔隙率为75～90％；
原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法具体步骤如下：
(1)将明胶和多巴胺溶于水中，得到明胶和多巴胺的混合水溶液；
(2)将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基琥珀酰亚胺加入步骤(1)得到的明胶和多巴胺的混合水溶液中，在氮气保护下进行反应12～36h后，放入透析袋中透析，随后，通过冷冻干燥的方法得到多巴胺含量为9～15wt％的多巴胺改性明胶；
(3)将多巴胺改性明胶溶于水中得到多巴胺改性明胶水溶液；
(4)向多巴胺改性明胶水溶液中加入浓度为12～24mg/mL的硝酸银溶液，硝酸银溶液的加入量为多巴胺改性明胶水溶液的12～18％v/v，并快速搅拌，即得银纳米粒子/明胶复合水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，其特征在于，步骤(1)中明胶和多巴胺的混合水溶液中明胶的质量分数为1～5wt％。
3.根据权利要求1所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，其特征在于，步骤(2)中1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺与多巴胺的摩尔比为1:1:1。
4.根据权利要求1所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，其特征在于，步骤(2)中冷冻干燥的方法是指在真空下，将冷冻至-40～-20℃的样品干燥24小时。
5.根据权利要求1所述的一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法，其特征在于，银纳米粒子/明胶复合水凝胶中银纳米粒子的平均粒径为45～55nm。
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| Hui Zhang et al.."Multifunctional Injectable Hydrogel Dressings for Effectively Accelerating Wound Healing: Enhancing Biomineralization Strategy".《ADVANCED FUNCTIONAL MATERIALS》.2021,第31卷(第23期),文献号2100093. * |
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