CN113633817A - 原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents

原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113633817A
CN113633817A CN202110702559.9A CN202110702559A CN113633817A CN 113633817 A CN113633817 A CN 113633817A CN 202110702559 A CN202110702559 A CN 202110702559A CN 113633817 A CN113633817 A CN 113633817A
Authority
CN
China
Prior art keywords
gelma
hydrogel
borax
triple
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.)
Pending
Application number
CN202110702559.9A
Other languages
English (en)
Inventor
王海滨
陈政
卢旭华
王世革
杨海松
王亮
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.)
Shanghai Changzheng Hospital
University of Shanghai for Science and Technology
Original Assignee
Shanghai Changzheng Hospital
University of Shanghai for Science and Technology
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 Shanghai Changzheng Hospital, University of Shanghai for Science and Technology filed Critical Shanghai Changzheng Hospital
Priority to CN202110702559.9A priority Critical patent/CN113633817A/zh
Publication of CN113633817A publication Critical patent/CN113633817A/zh
Pending legal-status Critical Current

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
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0031—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
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0015—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
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/02—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing inorganic 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
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/08—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
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/10—Polypeptides; Proteins
    • A61L24/104—Gelatin
    • 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
    • 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
    • A61L2300/40—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
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/04—Materials for stopping bleeding
    • 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
    • C08J2389/00—Characterised by the use of proteins; 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
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/02—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
    • C08J2489/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用。将明胶、甲基丙烯酸酐在生物相容性介质中，搅拌混合均匀，反应得到GelMA；将葡聚糖分散于生物相容性介质中，加入氧化剂，避光氧化，得到产物氧化葡聚糖；将GelMA分散到生物相容剂介质中，加入氧化葡聚糖、四硼酸钠和光引发剂，最后得到GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液；在紫外光引发下，GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液聚合得到GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。与现有技术相比，本发明制得的GelMA/OD/Borax水凝胶为三重网络水凝胶，具有良好的机械性能，在细胞及动物水平具有生物相容性，同时，该水凝胶具有较高的组织粘附能力、抗菌能力和抗拉抗压能力，有希望应用于小动脉以及心脏、肝脏等内脏的止血领域。

Description

原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用
技术领域
本发明属于水凝胶材料领域，尤其是涉及一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术
不仅在现代战场上，而且在日常生活中，急性大出血和相关的伤口感染仍然是全世界导致死亡的主要原因之一。脏器内动脉破裂常伴有无法控制的大出血，具有血流快，血压高，伤口难以自愈等特征，如果不及时止血，将会严重危及伤员生命。因此，能否有效控制出血对于提高伤员的生存率至关重要。止血是器官破裂和穿透伤口的主要治疗方法。目前，外科手术缝合线是闭合主动脉破裂和内脏伤口的主要方法，然而，外科手术缝合线与诸如继发性组织损伤，炎症性反应以及需要麻醉剂等若干问题有关。用于内脏和动脉出血的快速止血，需要与组织快速而牢固的粘附，对组织重建所需的生物相容性，以及抵抗血压所必需的物理强度。到目前为止，已经开发出多种止血材料，例如血纤蛋白胶，明胶，聚合物和水凝胶，以实现快速、安全的止血。例如，先前已经研究了具有高机械强度的聚丙烯酰胺(AM)用于组织吻合；但是，其降解产物具有生物毒性。此外，出血往往会产生湿润的组织表面，这使传统的止血材料难以实现牢固的组织粘附，并导致无法止血。因此，很少有报道的材料适合内脏创伤的止血和密封，因为其对体内组织的粘附力差和其较弱的机械强度。此外，其中一些还具有生物相容性方面风险。因此，迫切需要研究出一种能够快速且安全地控制出血的先进的伤口闭合材料。尽管最近的一些研究报道了可以粘附在组织表面的不同聚合物，但是这些材料的胶凝时间长，机械强度弱或降解产物有毒。
另一个需要考虑的关键问题是伤口感染引起的出血。因此，设计一种有前景的抗菌止血剂仍然是一个巨大的挑战。
水凝胶被认为是一种理想的组织工程材料，它是由亲水或疏水特性的单体和聚合物侧链交联而成的三维网络化胶体物质，应用于伤口治疗。因为它不仅可以为伤口愈合提供一个潮湿的环境，而且还可以在伤口界面与血液形成一个保护屏障。同时，水凝胶具有可注射性，具有便携操作应用的潜力。水凝胶具有良好的生物相容性，因为它的含水量高，可以膨胀和吸收超过其自身重量的数百倍的液体。因此，与组织接触的水凝胶往往产生反复的水合作用，将组织中的水分吸收到敷料中。水凝胶材料表面多余的水可用作润滑剂，可减少更换敷料时对伤口的粘连。此外，水凝胶材料还可以紧密粘附不平整的创面，减少细菌对伤口的污染，构建物理屏障，有效预防炎症。与此同时，它还能促进新血管和组织的形成，促进上皮细胞生长和伤口愈合。
中国专利CN110951096A公开了一种GelMA-氧化葡聚糖双网络水凝胶及其制备方法。这种双网络水凝胶是通过以下的制备方法制得：1)制备氧化葡聚糖：将葡聚糖溶液与氧化剂进行反应，得到氧化葡聚糖；2)制备甲基丙烯酰化明胶：将明胶溶液与甲基丙烯酸酐进行反应，得到甲基丙烯酰化明胶；3)制备双网络水凝胶：将氧化葡聚糖溶液与甲基丙烯酰化明胶溶液混合，再与光引发剂溶液混合，得到混合溶液，然后静置成胶，将所得的凝胶进行紫外光照射，得到GelMA-氧化葡聚糖双网络水凝胶。该专利公开的是一种双网络水凝胶，其溶胀率不高，此外其缺乏抗菌性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用。
本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：
本发明首先提供一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将明胶(Gel)、甲基丙烯酸酐(MA)在生物相容性介质中，搅拌混合均匀，反应得到GelMA；
(2)将葡聚糖(Dex)分散于生物相容性介质中，加入氧化剂，避光氧化，得到产物氧化葡聚糖(OD)粉末；
(3)将GelMA分散到生物相容剂介质中，加入氧化葡聚糖、四硼酸钠(Borax)粉末和光引发剂(IP)，最后得到GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液；
(4)在紫外光引发下，GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液聚合得到GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
在本发明的一个实施方式中，原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，具体包括如下步骤：
(1)将明胶加入到去离子水中，加热搅拌使其分散均匀，在一定温度下加入一定比例的甲基丙烯酸酐，搅拌混合均匀后，继续反应一段时间，移至透析袋中透析纯化，将透析后的溶液冷冻干燥所得GelMA，随后将GelMA放置在-20℃保存备用。
(2)将葡聚糖分散于去离子水中，加热搅拌使其分散均匀，然后加入一定量的氧化剂，搅拌使之充分溶解、混合均匀，避光氧化一段时间，透析并所得产物为氧化葡聚糖粉末。
(3)将GelMA分散到去离子水中，加热搅拌充分溶解后加入OD，继续搅拌充分溶解后，加入Borax反应一段时间，再与光引发剂混合，最后得到GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液。
(4)在紫外光引发下，聚合得到GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
在本发明的一个实施方式中，所述生物相容剂介质为去离子水。
在本发明的一个实施方式中，所述明胶为A型明胶中的任意一种，所述明胶浓度为50-300mg/mL。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，明胶与甲基丙烯酸酐的用量比为1g：(0.1～0.3)mL。本发明利用甲基丙烯酸酐(MA)作为修饰剂。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，明胶首先在加热搅拌的条件下分散均匀后，再加入甲基丙烯酸酐，并再搅拌使之充分溶解、混合均匀。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，加热温度为40-60℃，搅拌时间为10-60min。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，明胶、甲基丙烯酸酐反应的条件为：反应温度为40-60℃，反应时间为2-6h。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，明胶、甲基丙烯酸酐反应后进行透析，获得GelMA。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，明胶、甲基丙烯酸酐反应后进行透析的条件为：透析袋截留分子量为3.5-14kDa，用去离子水透析时间为3-5天。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中所得GelMA放置在-20℃条件下保存备用。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖(Dex)分子量为10-200kDa。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，所述氧化剂选自高碘酸钠或高锰酸钾中的任意一种。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂的质量比为1：(0.1～1)。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖首先在加热搅拌的条件下分散均匀后，再加入氧化剂，并再搅拌使之充分溶解、混合均匀。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，加热温度为30-50℃，搅拌时间为10-60min。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂发生反应的条件为避光，反应时间为1-3h。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂反应后进行透析，获得产物氧化葡聚糖(OD)粉末。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂反应后进行透析的条件为：透析袋截留分子量为1-5kDa，用去离子水透析时间为4-6天。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，所述四硼酸钠(Borax)浓度为30-50mg/mL。所述四硼酸钠(Borax)是作用交联剂、抗菌剂发挥作用的。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，所述光引发剂选自光引发剂2959，其浓度为5-15mg/mL。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，GelMA浓度为100-300mg/mL，OD浓度为40-60mg/mL。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，先将GelMA分散到生物相容性介质中，加热搅拌充分溶解后加入OD，继续搅拌充分溶解后，加入Borax反应一段时间，再与光引发剂混合，最后得到GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，加热温度为40-60℃，搅拌时间为5-10min。
在本发明的一个实施方式中，步骤(4)中，所述紫外光波长为365nm，照射时间为5-20s。
本发明还提供基于上述制备方法得到的GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
本发明还提供基于上述制备方法得到的GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的应用。所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在制备抗菌止血药物、材料或试剂盒上的应用。
在本发明的一个实施方式中，所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在皮肤修复、手术缝合、肝脏止血、骨断面止血、小动脉止血、心脏止血或骨修复的材料或药物上的应用。优选应用于动脉以及心脏等内脏的止血领域。
本发明还提供一种试剂盒，包含明胶、甲基丙烯酸酐、葡聚糖、氧化剂、四硼酸钠、光引发剂及生物相容剂介质，以及有关所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶制备及应用的说明书。
在本发明的一个实施方式中，所述葡聚糖和氧化剂由氧化葡聚糖替代。
在本发明的一个实施方式中，所述生物相容性介质选自去离子水。
在本发明的一个实施方式中，所述说明书上记载着所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在制备抗菌止血药物、材料或试剂盒上的应用。
本发明利用GelMA与Dex同步进行表面修饰，反应制得的GelMA/OD/Borax水凝胶。
明胶是由胶原部分水解产生的亲水性大分子。它具有良好的生物相容性，血液相容性和生物降解性，并且在体内降解后不会产生其他副产物。明胶与胶原蛋白(天然细胞外基质的组成部分)具有相同的成分和生物学特性。明胶及其衍生物具有形成水凝胶的能力，因此，本发明利用其制备止血水凝胶。
葡聚糖是由葡萄糖作为单糖组成的聚多糖。葡聚糖的葡萄糖单元通过糖苷键连接。葡聚糖分子链中大量邻位的羟基可被氧化为醛基。重要的是，这些醛基可以与组织蛋白的氨基通过席夫碱反应连接，从而使葡聚糖具有出色的组织粘合能力。基于葡聚糖及其固有的生物相容性，本发明将其作为水凝胶的连接成分。基于此，本发明设计了一种由细胞外基质组成的水凝胶(GelMA/OD/Borax)，该凝胶对组织具有很强的粘附力。
本发明制得的GelMA/OD/Borax水凝胶为三重网络水凝胶在细胞及动物水平具有良好的生物相容性、血液相容性及优秀的机械性能。同时，本发明所得产物GelMA/OD/Borax水凝胶容易制备且无毒。
通过本发明的方法制备得到的GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶具有优异的止血抗菌效果，氧化葡聚糖上大量醛基和组织表面氨基发生席夫碱反应，通过席夫碱键使水凝胶牢牢粘在组织表面，双键交联增强水凝胶机械强度，四硼酸钠赋予水凝胶抑菌效果，同时发挥交联效果，因此，该水凝胶具有较高的组织粘附能力、抗菌能力和抗拉抗压能力，有希望应用于小动脉以及心脏、肝脏等内脏的止血领域。
附图说明
图1(a)GelMA/OD/Borax水凝胶预聚体溶液图像；(b)GelMA/OD/Borax水凝胶图像；(c)GelMA/OD/硼砂水凝胶的SEM图像；(d)扫描电镜放大图；(e)GelMA/OD/Borax水凝胶的元素分布映射；(f)对比例2的水凝胶的SEM图像；(g)对比例3的水凝胶的SEM图像。
图2(a)葡聚糖和氧化葡聚糖的红外光谱。(b)不同水凝胶(n＝3/组)在PBS中37℃孵育24h后的溶胀率。
图3(a)Gel和GelMA的核磁共振氢谱。(b)葡聚糖和氧化葡聚糖的核磁共振氢谱。
图4(a)香肠皮的X射线光子光谱。(b)经GelMA/OD/Borax水凝胶预聚体涂覆后，猪肠衣的X射线光子光谱。(c)经GelMA/OD/Borax水凝胶预聚体涂覆后，进行紫外照射10秒后的猪肠衣的X射线光子光谱。
图5(a-c)利用旋转流变仪进行了动态时间扫描流变学分析GelMA/OD/Borax、GelMA/OD/Borax(不含IP)和GelMA/OD/Borax-IP水凝胶的形成动力学。(d)不同水凝胶的最终存储模量G’。(e)不同水凝胶的最终损失模量G”。(f)不同水凝胶的凝胶点。
图6(a)爆破压力测量的实验装置。以20ml/h的恒流量将PBS泵入标本室，用压力表记录压力。(b)爆破压力试验流程图及水凝胶破裂位置。(c)不同水凝胶和市售的氰基丙烯酸酯粘合剂以及手术缝合线的爆破压力值。
图7(a-c)基于表面抗拉伸的机械强度，设计了测试水凝胶与生物组织(猪皮)之间的结合强度的实验方法，并使用万能材料试验机进行测量。(d)创口闭合试验的应变-应力曲线。(e)不同水凝胶的平均抗拉伸应力。
图8(a)使用万能材料试验机进行的重叠剪切试验的试验方法图片。(b)重叠剪切试验的代表性应变-应力曲线。(c)不同水凝胶的平均抗剪强度。(d)不同水凝胶的弹性压缩性，测量直到压碎破坏。(e)不同水凝胶的压缩模量(10-15％应变压力)。(f)不同水凝胶的平均抗压应力。
图9(a)三种水凝胶对金黄色葡萄球菌进行琼脂扩散试验的照片。(b)金黄色葡萄球菌液体抗菌试验图片(OD值试验)。(c)三种水凝胶对金黄色葡萄球菌的抑菌效果。(d)三种水凝胶对大肠杆菌进行琼脂扩散试验照片。(e)三种水凝胶对大肠杆菌进行液体抗菌试验(OD值试验)。(f)三种水凝胶对大肠杆菌的抑菌效果。
图10GelMA/OD/Borax水凝胶促进被金黄色葡萄球菌感染的伤口愈合。
图11(a)GelMA/OD/Borax水凝胶在大鼠肝出血模型中的止血示意图。通过记录进行体内止血评价。(b)大鼠肝脏止血过程照片。(c)不同水凝胶处理后的出血照片。
图12(a)GelMA/OD/Borax水凝胶在大鼠心脏出血模型中的止血示意图。通过记录进行体内止血评价。(b)大鼠心脏止血过程照片。(c)肝脏止血时的失血量。(d)肝脏止血时间。(e)心脏止血的时间。
图13(a)用GelMA/OD/Borax水凝胶孵育的红细胞的溶血试验。(b)蒸馏水、PBS、GelMA/OD/Borax水凝胶处理红细胞离心后的照片。(c)DMEM或GelMA/OD/Borax水凝胶处理L929细胞1d、3d、5d的存活率。(d)分别用DMEM和浓度为10mg/mL、20mg/mL、50mg/mL和100mg/mL的GelMA/OD/Borax水凝胶浸提液培养的L929死/活细胞的对比图像。
图14(a-i)GelMA/OD/Borax水凝胶皮下包埋和空白(PBS对照)的小鼠体内血常规试验结果。
图15(a)GelMA/OD/Borax水凝胶皮下包埋和空白(PBS对照)的小鼠体重变化曲线。(b-c)GelMA/OD/Borax水凝胶皮下包埋和空白(PBS对照)的小鼠体内血生化试验结果。(d)GelMA/OD/Borax水凝胶皮下包埋和空白(PBS对照)的小鼠7、14、26、58天后的组织病理切片H&E染色结果。
具体实施方式
本发明首先提供一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将明胶加入到去离子水中，加热搅拌使其分散均匀，在一定温度下加入一定比例的甲基丙烯酸酐，搅拌混合均匀后，继续反应一段时间，移至透析袋中透析纯化，将透析后的溶液冷冻干燥所得GelMA，随后将GelMA放置在-20℃保存备用。
(2)将葡聚糖分散于去离子水中，加热搅拌使其分散均匀，然后加入一定量的氧化剂，搅拌使之充分溶解、混合均匀，避光氧化一段时间，透析并所得产物为氧化葡聚糖粉末。
(3)将GelMA分散到去离子水中，加热搅拌充分溶解后加入OD，继续搅拌充分溶解后，加入Borax反应一段时间，再与光引发剂混合，最后得到GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液。
(4)在紫外光引发下，聚合得到GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
在本发明的一个实施方式中，所述明胶为A型明胶中的任意一种，所述明胶浓度为50-300mg/mL。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，明胶与甲基丙烯酸酐的用量比为1g：(0.1～0.3)mL。
在本发明的一个实施方式中，步骤(1)中，加热温度为40-60℃，搅拌时间为10-60min。步骤(1)中，明胶、甲基丙烯酸酐反应的条件为：反应温度为40-60℃，反应时间为2-6h。步骤(1)中，进行透析的条件为：透析袋截留分子量为3.5-1.4kDa，用去离子水透析时间为3-5天。步骤(1)中所得GelMA放置在-20℃条件下保存备用。
在本发明的一个实施方式中，步骤(2)中，葡聚糖(Dex)分子量为10-200kDa。所述氧化剂选自高碘酸钠或高锰酸钾中的任意一种。葡聚糖、氧化剂的质量比为1：(0.1～1)。步骤(2)中，加热温度为30-50℃，搅拌时间为10-60min。步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂发生反应的条件为避光，反应时间为1-3h。步骤(2)中，进行透析的条件为：透析袋截留分子量为1-5kDa，用去离子水透析时间为4-6天。
在本发明的一个实施方式中，步骤(3)中，所述四硼酸钠(Borax)浓度为30-50mg/mL。所述四硼酸钠(Borax)是作用交联剂、抗菌剂发挥作用的。所述光引发剂选自光引发剂2959，其浓度为5-15mg/mL。步骤(3)中，GelMA浓度为100-300mg/mL，OD浓度为40-60mg/mL。加热温度为40-60℃，搅拌时间为5-10min。
在本发明的一个实施方式中，步骤(4)中，所述紫外光波长为365nm，照射时间为5-20s。
本发明还提供基于上述制备方法得到的GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
本发明还提供基于上述制备方法得到的GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的应用。所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在制备抗菌止血药物、材料或试剂盒上的应用。
在本发明的一个实施方式中，所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在皮肤修复、手术缝合、肝脏止血、骨断面止血、动脉止血、心脏止血或骨修复的材料或药物上的应用。优选应用于动脉以及心脏等内脏的止血领域。
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
本发明各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
实施例1
本例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法如下：
(1)A型明胶溶解在去离子水中，在50℃磁搅拌，得到10％w/v均匀溶液。然后，用微型注射泵以0.5mL/min的注射速率将MA滴入明胶溶液中。MA与明胶的最终比例为0.1mL/1g。在50℃下继续快速搅拌4小时。将得到的溶液用截留分子量为14kDa的透析袋在50℃下用去离子水透析4天，以去除未反应的MA和其他副产物。透析后，GelMA溶液在-50℃冷冻24小时，然后冻干，在-20℃保存备用。由图3a可知，利用核磁共振氢谱验证了成功合成GelMA。
(2)将10g葡聚糖(0.0618mol)溶解于200mL蒸馏水中，在室温下磁力搅拌。然后将1g高碘酸钠粉末缓慢加入葡聚糖溶液中，室温下在暗处1500rpm下连续搅拌2h，然后加入3ml乙二醇终止氧化反应。随后被转移到截留分子量为3.5kDa的透析袋中，在蒸馏水中透析5天，每6h更换一次蒸馏水。最后，氧化葡聚糖溶液在-50℃下冷冻24小时后冻干去除水分。通过红外光谱和核磁共振氢谱验证葡聚糖被成功氧化(图2a和图3b)。
(3)制备GelMA/OD/Borax水凝胶，将冻干的GelMA和OD溶于50℃的去离子水中，1500rpm连续搅拌，使其均匀。然后将硼砂水溶液加入到上述溶液中。最后将Irgacure 2959光引发剂溶解到上述溶液中。最终溶液由20％GelMA，5％OD，4％Borax和1％Irgacure 2959(1mL，GelMA:200mg/mL，OD:50mg/mL，Borax:40mg/mL，Irgacure:10mg/mL)组成，GelMA和OD的质量比例为4:1。
(4)在紫外光(UV)照射下形成水凝胶，所述的紫外光波长为365nm，照射时间为5-20s。成胶过程在图1a和b可见。
实施例2
本例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法与实施例1不同之处仅在于：步骤3)中，将GelMA:OD的质量比为1:1混合均匀，其余均与实施例1的相同。
实施例3
本例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法与实施例1不同之处仅在于：步骤3)中，将GelMA:OD的质量比为2:1混合均匀，其余均与实施例1的相同。
实施例4
本例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法与实施例1不同之处仅在于：步骤3)中，将GelMA:OD的质量比为3:1混合均匀，其余均与实施例1的相同。
实施例5
本例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法与实施例1不同之处仅在于：步骤3)中，将GelMA:OD的质量比为5:1混合均匀，其余均与实施例1的相同。
实施例6
本例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法与实施例1不同之处仅在于：步骤3)中，将GelMA:OD的质量比为1:2混合均匀，其余均与实施例1的相同。
对比例1
本对比例GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的制备方法如下：
制备氧化葡聚糖OD的步骤1)和制备GelMA的步骤2)均与实施例1的相同。所不同的是步骤3)，步骤3)具体如下：
3)将冻干的GelMA和OD溶于50℃的去离子水中，然后将硼砂水溶液加入到上述溶液中。最后将Irgacure 2959光引发剂溶解到上述溶液中。最终溶液由10％GelMA，2.5％OD，2％Borax和0.5％Irgacure 2959(1mL，GelMA:100mg/mL，OD:25mg/mL，Borax:20mg/mL，Irgacure:5mg/mL)组成。
对比例2
本对比例GelMA/OD二重网络水凝胶的制备方法与对比例1不同之处仅在于：步骤3)中，最终溶液由20％GelMA，5％OD和1％Irgacure 2959(1mL，GelMA:200mg/mL，OD:50mg/mL，Irgacure:10mg/mL)组成，其余均与对比例1的相同。
对比例3
本对比例GelMA一重网络水凝胶的制备方法与对比例1不同之处仅在于：步骤3)中，最终溶液由20％GelMA和1％Irgacure 2959(1mL，GelMA：200mg/mL，Irgacure:10mg/mL)组成，其余均与对比例1的相同。
对比例4
本对比例GelMA/OD/Borax二重网络水凝胶的制备方法与对比例1不同之处仅在于：步骤3)中，最终溶液由20％GelMA，5％OD和4％Borax(1mL，GelMA:200mg/mL，OD:50mg/mL，Borax：40mg/mL)组成，且不经紫外照射，静置成胶，其余均与对比例1的相同。
性能测试
一、表征分析
用FESEM观察了水凝胶的表面形貌。观察前，将制备好的水凝胶置于37℃去离子水中浸泡4小时后冷冻干燥。将冻干后的水凝胶粘在导电胶上，喷金后用FESEM观察。由图1c和d可知，实施例1水凝胶的微观结构是微米级三维多孔网状结构。对比例2(图1f)和对比例3(图1g)的孔尺寸明显大于实施例1。通过元素映射可知实施例1水凝胶内部各元素均匀分布(图1e)。
二、最大溶胀率
经测试，实施例1和对比例2、3的水凝胶最大溶胀率测试结果如图2b所示。从图2b的测试结果可知，在相同的GelMA:OD质量比条件下，实施例的三网络水凝胶其最大溶胀率688％均高于对比例的双网络652％或单网络水凝胶551％。原因分析如下：对比例3的单网络水凝胶只有光引发自由基聚合形成的第一层双键交联网络结构，交联密度较低。对比例2的双网络水凝胶不仅有光引发自由基聚合形成的第一层交联网络结构，而且有第二层席夫碱网络，其交联密度比单网络水凝胶的略高。加了光引发剂的GelMA/OD/Borax三网络水凝胶不仅有光引发自由基聚合形成的第一层交联网络结构和第二层席夫碱网络，还有四硼酸钠与OD之间的形成的动态酯键第三层网络。高交联密度的水凝胶内部具有更致密的三维孔洞，吸收更多的水分子，导致溶胀率较高。
三、粘附机理研究
通过XPS(Thermo Scientific K-Alpha)研究生物组织与水凝胶之间形成的化学键。未加任何处理的干净猪肠膜(3cm×4cm)设为空白组。以未经紫外线照射的氧化葡聚糖溶液(1mL)处理的纯猪肠膜作为对照。实验组的猪肠膜与GelMA/OD/Borax-IP溶液(1ml)接触，然后用紫外线照射。将上述猪皮冻干，并使用Al Kα源(1486.6eV)以0.1eV的步幅进行分析。碳1s峰(284.6eV)用于校准。光谱图4a和图4b几乎相同，C-NH键和C-NH2键的键能分别位于399.60eV和400.25eV。说明单纯的氧化葡聚糖溶液和组织上的氨基并没有发生席夫碱反应。如图4c所示，在紫外线照射处理后观察到峰位移，C-NH和C-NH2的键能分别移至399.92eV和400.44eV，并且出现键峰位于399.37eV的C＝N揭示了席夫碱键的形成。在水凝胶-组织界面中形成了大规模的C＝N键，这证实了在形成水凝胶过程中，水凝胶与香肠衣紧密接合，猪香肠肠衣表面的氨基和水凝胶的醛基之间发生了席夫碱反应。这些结果表明，OD增强了水凝胶的组织粘附强度，这进一步证明了GelMA/OD/Borax水凝胶有作为内脏止血的组织粘合剂的潜力。
四、流变学测试
动态流变学实验研究，使用MARS III HAAKE旋转流变仪进行时间扫描振动测试。对比例3(n＝3)、对比例4(n＝3)和实施例1(n＝3)，测试参数如下：温度37℃，频率为1Hz，10％应变，1mm间隙。将相应的溶液滴入样品台上，并将间隙调整到1mm。在紫外光照射下对上述溶液进行应变扫描，验证线性响应，如图5a-c。凝胶点由扭转模量(G’)超过损失模量(G”)的瞬间决定。由图5d-f可知，实施例1的三网络结构水凝胶储能模量G’达到4051±377Pa，而对比例3的单网络结构水凝胶储能模量G’只有3274±1178Pa。实施例4的双网络结构水凝胶储能模量G’达到0.757±0.076Pa。
五、爆破压力测试
为了模拟水凝胶在人体组织上的粘附，将猪皮切成直径为5.5厘米，厚度为3毫米的圆盘。在湿猪皮的中央切一个2毫米的圆形切口。将皮肤组织固定在与注射泵相连的自制测量设备上(图6a)。然后，将0.5mL水凝胶溶液添加至切口部位。在紫外线照射下，溶液在切口处迅速转变为厚度约为2.5mm的水凝胶。注射器中装有PBS，并以20mL/h的进料速度泵送。使用灵敏的数字压力计来测量实施例1、对比例1、对比例3、对比例4可以承受的最大破裂压力。所有测量重复三次。使用相同的参数和条件对商用氰基丙烯酸酯(CA，上海B.BraunSurgical SA，Co.，Ltd，中国上海)和外科缝合线(金环医疗有限公司，中国上海)进行了测试。结果表明图6c，实施例1的爆破压力为165.53±11.77mmHg，超过了人体正常血压120mmHg。对比例1、对比例3、对比例4、氰基丙烯酸酯和外科缝合线的爆破压力都没有超过120mmHg。
六、力学性能测试
伤口闭合粘附强度使用万能材料试验机(Zwick Roell Z2.5 TH with a 2.5kNsensor)测试。试验前将尺寸为25m×50m的猪皮样品浸泡在37℃的PBS中润湿。用外科剪刀模拟伤口从中间切开组织。然后，将400μL的水凝胶溶液(实施例1、对比例1、对比例3)注入所需的粘附区(25×20mm)，用紫外光交联。将两块猪皮固定在装有2.5kN传感器的ZwickRoell Z2.5 TH万能材料试验机上，以1mm/min的应变速率加载，进行粘附拉伸强度试验如图(7a-c)。每个样品的最大创口闭合强度是在样品断裂时获得的。所有测量重复三次。结果显示(图7d、e)，实施例1测得的创面闭合强度为60.05±16.18kPa。相比之下，对比例1和对比例3的闭合强度值小很多，分别为15.78±3.10kPa和20.46±1.33kPa。
实施例1、对比例1、对比例3的抗剪切性能使用万能材料试验机(Zwick RoellZ2.5 TH with a 2.5kN sensor)测试。用棉线将香肠膜系在玻片上。将200μL的水凝胶溶液注入直径为10mm的膜表面，并在水凝胶上悬置玻片。最后，用紫外光照射溶液形成水凝胶，同时将两张玻片粘接在一起(图8a)。两块玻片固定在万能材料试验机上，以应变速率为1mm/min的拉伸加载进行搭接剪切试验。水凝胶的最大剪切强度是在脱离点确定的。所有测量重复三次。实施例1测得的最大剪切强度为911.41±213.08kPa(图8b、c)。相比之下，对比例1和对比例3的最大剪切强度值小很多，分别为369.20±98.25kPa和738.06±23.00kPa。
压缩应力-应变测量使用万能材料试验机。在压缩开裂试验中，将水凝胶试样置于模具中进行压缩试验(直径11mm，高度5mm)。检测前，水凝胶在PBS中37℃孵育2小时。压缩应变速率为1mm/min，最大应变水平达到原始高度的50％。在10～15％的应变范围内，从应力-应变曲线的近似线性拟合值读出压缩模量。所有测量重复三次。实施例1测得的最大压应力为653±147.11kPa，也高于对比例1的最大压应力135.99±17.45kPa和对比例3的最大压应力365.68±156.35kPa(图8d-f)。
七、抑菌试验
进行固体抗菌测试(抑制区测试)和液体抗菌测试(OD值测试)以确定水凝胶的抗菌性能。
固体抗菌实验评价水凝胶的抗菌效果。将灭菌后的LB固体培养基冷却至40℃，分别加入大肠杆菌和金黄色葡萄球菌溶液100μL(625nm处的吸光度在0.1～0.2之间)。将固体培养基摇匀，铺于培养皿中，在无菌超净工作台上固化。将实施例1，对比例2和对比例3(直径为1cm，＝3)紧密吸附在固体培养基表面。最后将上述培养皿置于37℃恒温培养箱中，24h后观察抑制区，验证抗菌效果。如图9a、d所示，只有实施例1周围有明显的抑菌圈，其余对比例均没有。
将0.2g实施例1，对比例2和对比例3(n＝3)分别与10mL细菌液体一起放入试管中。同时，将装有无细菌溶液的纯LB液体培养基的三支试管作为空白组，并放置装有无水凝胶的细菌液的三支试管作为阳性对照。将所有试管在37℃下培养24小时(130rpm摇动)。细菌溶液在625nm处的吸收是通过UV-vis-NIR(Lambda25，Perkin Elmer，美国)在每个试管中收集的。根据公式计算BE(％)＝((Ic-Is))/Ic×100％三种水凝胶的抑菌效率。公式中，Ic和Is分别表示无水凝胶和有水凝胶的细菌溶液在625nm处的吸光度。经计算的(图9c、f)实施例抑菌效率明显高于对比例。
动物体内抗菌，是将9只KM鼠分为三组(空白组、PBS组、实施例1组)，在每只小鼠背部打孔，PBS组和实施例1组分别在伤口涂上金黄色葡萄球菌菌液，感染成功后，分别用PBS和实施例1水凝胶处理伤口。观察0、1、4、7、11天伤口恢复情况。由图10可知，实施例1组染菌伤口愈合情况最好，PBS组最差。
八、肝脏、心脏止血
为了研究水凝胶在体内的止血特性，以雌性昆明大鼠(250-300g，n＝9)的肝叶和心脏为模型。用手术剪刀在麻醉的大鼠的肝脏表面上切成1cm大小的切口。用注射器将水凝胶(实施例1、对比例1)的前体溶液(0.5mL)注射到出血的伤口上，并用紫外线照射(图11a、b)，将未经任何处理的伤口作为空白对照。手术期间，用滤纸仔细收集肝脏伤口的血液。通过称量吸出的血液来确定手术期间的失血总量(图11c)。如图12c、d所示，实施例1的止血时间和术中失血量明显低于对比例1。
心脏穿刺，使用一根1毫米内径的针刺穿麻醉后大鼠的心脏(n＝9)。对于实验组，将穿刺伤口和周围组织迅速涂上实施例1溶液并用紫外线照射(图12a、b)。对于对照组，在紫外线照射下，用对比例1溶液覆盖伤口和周围组织。将未经任何处理的伤口作为空白对照。如图12e所示，实施例1的止血时间明显低于对比例1。
九、体外血液、细胞相容性
在麻醉状态下心脏刺穿采集KM鼠血液，用PBS溶液洗涤红血球3次，每次在3000rpm下离心3min。将GelMA/OD/Borax水凝胶(浓度依次为10，20，50mg/mL)与血液混合，分别取相同体积的PBS和蒸馏水与血液混合(PBS和蒸馏水分别用作阴性和阳性对照)。将上述五组体系在37℃下培养2h后，3000rpm下离心3min，测量上清液在541nm处的吸光度并计算溶血率(HP)。如图13a、b所示，用不同浓度GelMA/OD/Borax水凝胶处理的红细胞其溶血率均在5％以下，未观察到明显的溶血现象，证明材料具有良好的血液相容性。
GelMA/OD/Borax水凝胶的细胞相容性测试。将L929细胞接种到96孔板，加入100μL1640细胞培养基在37℃下CO2恒温培养箱中培养过夜，吸出原有的细胞培养液，分别加入100μL含有10，20，50，100mg/mL GelMA/OD/Borax水凝胶浸提液的新鲜培养液，每个浓度设置四组平行试验。继续培养1、3、5天后吸出培养液，用CCK-8溶液和活细胞/死细胞双染色试剂测试并观察细胞存活情况，用SpectraMax i3酶标仪测450nm处的OD值计算细胞存活率，用Leica DM IL LED倒置相差显微镜观察L929细胞的形态和存活情况。如图13c所示，即使是浓度为100mg/mL的GelMA/OD/Borax水凝胶浸提液与细胞共培养5天后的L929细胞存活率仍有98±0.05％，表明材料基本无细胞毒性。此外，通过倒置差相显微镜观察细胞的形态，浓度为100mg/mL GelMA/OD/Borax水凝胶浸提液处理的细胞，其细胞状态和染色情况和对照组(用PBS处理的)几乎无差别(图13d)，进一步表明在实验浓度范围内GelMA/OD/Borax水凝胶具有良好的细胞相容性。
十、体内安全性
GelMA/OD/Borax水凝胶的体内血液相容性及组织相容性评价，将15只昆明鼠随机分为5组：对照组皮下注射200μL PBS；实验组皮下包埋200mg GelMA/OD/Borax水凝胶。在分别喂养7、14、28、56天后，眼球取血，测定各项血液参数进行活体水平血液相容性评价。血常规评价指标包括白细胞、红细胞、血红蛋白、红细胞比容、红细胞平均体积、红细胞平均血红蛋白量、红细胞平均血红蛋白浓度、红细胞分布宽度、血小板含量，血生化评价指标包括总胆红素、谷丙转氨酶、谷草转氨酶、尿素、肌酐。从图14a–i和图15b-c可知，各参数波动小，均在正常范围之内，证明GelMA/OD/Borax水凝胶具有良好的血液相容性。
将15只昆明鼠随机分为5组：对照组皮下注射200μL PBS；实验组皮下包埋200mgGelMA/OD/Borax水凝胶。在分别喂养7、14、28、56天后，麻醉处死，取各组别昆明鼠的心、肝、脾、肺、肾等重要组织，用戊二醛固定，苏木精—伊红染色，观察组织切片情况。由图15a可知，与对照组相比，实验组小鼠体重变化正常。由图15d可知，与对照组相比，实验组各主要器官均无明显的组织损伤和病变，表明材料具有良好的组织相容性。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)将明胶、甲基丙烯酸酐在生物相容性介质中，搅拌混合均匀，反应得到GelMA；
(2)将葡聚糖分散于生物相容性介质中，加入氧化剂，避光氧化，得到产物氧化葡聚糖；
(3)将GelMA分散到生物相容剂介质中，加入氧化葡聚糖、四硼酸钠和光引发剂，最后得到GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液；
(4)在紫外光引发下，GelMA/OD/Borax水凝胶前驱体溶液聚合得到GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，其特征在于，所述生物相容剂介质为去离子水。
3.根据权利要求1所述的一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述明胶浓度为50-300mg/mL，明胶与甲基丙烯酸酐的用量比为1g：(0.1～0.3)mL；
步骤(1)中，明胶、甲基丙烯酸酐反应的条件为：反应温度为40-60℃，反应时间为2-6h。
4.根据权利要求1所述的一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，葡聚糖分子量为10-200kD；
步骤(2)中，所述氧化剂选自高碘酸钠或高锰酸钾中的任意一种；
步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂的质量比为1：(0.1～1)；
步骤(2)中，葡聚糖、氧化剂发生反应的条件为避光，反应时间为1-3h。
5.根据权利要求1所述的一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述四硼酸钠浓度为30-50mg/mL；
所述光引发剂选自光引发剂2959，其浓度为5-15mg/mL；
步骤(3)中，GelMA浓度为100-300mg/mL，OD浓度为40-60mg/mL。
6.根据权利要求1所述的一种原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，所述紫外光波长为365nm，照射时间为5-20s。
7.基于权利要求1-6中任一项所述制备方法得到的GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶。
8.权利要求7所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的应用，其特征在于，所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在制备抗菌止血药物、材料或试剂盒上的应用。
9.根据权利要求8所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶的应用，其特征在于，所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶在皮肤修复、手术缝合、肝脏止血、骨断面止血、小动脉止血、心脏止血或骨修复的材料或药物上的应用。
10.一种试剂盒，其特征在于，包含明胶、甲基丙烯酸酐、葡聚糖、氧化剂、四硼酸钠、光引发剂及生物相容剂介质，以及有关权利要求7所述GelMA/OD/Borax三重网络水凝胶制备及应用的说明书。
CN202110702559.9A 2021-06-24 2021-06-24 原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用 Pending CN113633817A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110702559.9A CN113633817A (zh) 2021-06-24 2021-06-24 原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110702559.9A CN113633817A (zh) 2021-06-24 2021-06-24 原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113633817A true CN113633817A (zh) 2021-11-12

Family

ID=78416115

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110702559.9A Pending CN113633817A (zh) 2021-06-24 2021-06-24 原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113633817A (zh)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114350034A (zh) * 2021-12-01 2022-04-15 广东省科学院健康医学研究所 一种导电凝胶及其制备方法与应用
CN115089763A (zh) * 2022-03-28 2022-09-23 东华大学 一种适用于3d打印的多功能甘油水凝胶生物墨水的制备方法
CN115137885A (zh) * 2022-07-30 2022-10-04 西北大学 防移位的光交联防粘连水凝胶的制备方法
CN115779159A (zh) * 2022-12-01 2023-03-14 中山大学 一种接枝于医疗器械表面的高强韧耐磨亲水润滑涂层及其制备方法
CN115845121A (zh) * 2022-12-07 2023-03-28 华南理工大学 止血、抗菌、促愈合的微凝胶组装体粉末及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110951096A (zh) * 2019-12-17 2020-04-03 广东省医疗器械研究所 一种GelMA-氧化葡聚糖双网络水凝胶及其制备方法
CN112724459A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 唐山市博世德医疗器械有限公司 一种抗菌剂均匀分散且释放可控的抗菌水凝胶的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110951096A (zh) * 2019-12-17 2020-04-03 广东省医疗器械研究所 一种GelMA-氧化葡聚糖双网络水凝胶及其制备方法
CN112724459A (zh) * 2020-12-29 2021-04-30 唐山市博世德医疗器械有限公司 一种抗菌剂均匀分散且释放可控的抗菌水凝胶的制备方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114350034A (zh) * 2021-12-01 2022-04-15 广东省科学院健康医学研究所 一种导电凝胶及其制备方法与应用
CN115089763A (zh) * 2022-03-28 2022-09-23 东华大学 一种适用于3d打印的多功能甘油水凝胶生物墨水的制备方法
CN115137885A (zh) * 2022-07-30 2022-10-04 西北大学 防移位的光交联防粘连水凝胶的制备方法
CN115779159A (zh) * 2022-12-01 2023-03-14 中山大学 一种接枝于医疗器械表面的高强韧耐磨亲水润滑涂层及其制备方法
CN115779159B (zh) * 2022-12-01 2024-01-16 中山大学 一种接枝于医疗器械表面的高强韧耐磨亲水润滑涂层及其制备方法
CN115845121A (zh) * 2022-12-07 2023-03-28 华南理工大学 止血、抗菌、促愈合的微凝胶组装体粉末及其制备方法
CN115845121B (zh) * 2022-12-07 2024-08-02 华南理工大学 止血、抗菌、促愈合的微凝胶组装体粉末及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Chen et al. An injectable anti-microbial and adhesive hydrogel for the effective noncompressible visceral hemostasis and wound repair
Hong et al. A strongly adhesive hemostatic hydrogel for the repair of arterial and heart bleeds
Ghobril et al. The chemistry and engineering of polymeric hydrogel adhesives for wound closure: a tutorial
CN113633817A (zh) 原位聚合强力黏附的抗菌止血水凝胶及其制备方法与应用
Cui et al. An autolytic high strength instant adhesive hydrogel for emergency self‐rescue
Li et al. One-pot, self-catalyzed synthesis of self-adherent hydrogels for photo-thermal, antimicrobial wound treatment
CN104888263B (zh) 生物相容性止血、防粘连、促愈合、外科封闭的变性淀粉材料
Wang et al. A super tough, rapidly biodegradable, ultrafast hemostatic bioglue
CN113941025B (zh) 一种组织粘附性水凝胶及其用途
CN112898598B (zh) 一种组织粘附水凝胶及其制备方法和用途
US20110015759A1 (en) Adhering composition and method of applying the same
KR102164819B1 (ko) 지혈용 기구 및 이의 제조방법
He et al. Facile preparation of PVA hydrogels with adhesive, self-healing, antimicrobial, and on-demand removable capabilities for rapid hemostasis
CN113563681B (zh) 一种可降解湿态粘附水凝胶材料及其制备方法和应用
Yan et al. Synthesis and properties of poly (DEX-GMA/AAc) microgel particle as a hemostatic agent
Wang et al. A catechol bioadhesive for rapid hemostasis and healing of traumatic internal organs and major arteries
Xue et al. Ascidian-inspired aciduric hydrogels with high stretchability and adhesiveness promote gastric hemostasis and wound healing
CN113663116A (zh) 具有止血和抗粘连的离子基水凝胶及其制备方法和应用
Khadem et al. Colorimetric pH-responsive and hemostatic hydrogel-based bioadhesives containing functionalized silver nanoparticles
CN112023109A (zh) 一种可粘附自修复止血膜及其制备方法
Xu et al. Engineering air-in-water emulsion as adaptable multifunctional sealant
Huang et al. Natural polymer-based bioadhesives as hemostatic platforms for wound healing
CN116648270A (zh) 生物相容性薄膜及其生产方法
WO2024000860A1 (zh) 自粘性可吸收生物补片及其制备方法和应用
WO2024000861A1 (zh) Peg双组分自粘性可吸收生物补片及其制备方法和应用

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
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20211112

RJ01 Rejection of invention patent application after publication