CN113861452A - 一种导电抗菌复合水凝胶及其制备方法、应用 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种复合水凝胶，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子；所述聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺形成交联的聚合物网络结构；所述银纳米粒子复合在所述聚合物网络结构中。本发明以PVA与明胶作为复合水凝胶的主体基质，以植酸作为交联剂引入导电聚苯胺，赋予水凝胶体系导电性能，同时还形成了物理交联的3D聚合物网络结构，再结合银纳米粒子，提高水凝胶敷料的抗菌性能。该材料兼具良好的力学性能、导电性能、生物容性与抑菌性，而且即使对感染细菌一段时间，感染程度较重的伤口，仍然具有较好的促进伤口愈合效果，包括促进血管、皮肤细胞、毛囊等的生成的效果，是一种极具应用潜力的医用水凝胶敷料。

Description

一种导电抗菌复合水凝胶及其制备方法、应用
技术领域
本发明属于医用敷料技术领域，涉及一种复合水凝胶及其制备方法、应用，尤其涉及一种医用导电抗菌复合水凝胶及其制备方法、应用。
背景技术
伤口感染通常是指由微生物入侵皮肤破损处较长时间后(24h以上)，产生较严重的炎症反应。临床表现为局部红肿、疼痛、脓液渗出、有异味等，严重的可以引发全身性感染，甚至威胁人的生命。因此，治愈感染伤口并加速其愈合具有很高的临床应用意义。传统的敷料如纱布、绷带等，具有较好的透气性，但明显无法对于感染伤口起到抑菌治疗作用。并且在治疗过程中容易发生伤口粘连而造成二次伤害，加大伤口愈合周期甚至造成较大的疤痕产生。近年来，人们针对伤口感染愈合的临床需求开发了各种新型抑菌敷料，如薄膜类、泡沫类和藻酸盐类等。但这些材料也存在渗液吸收效果差、伤口表面贴附性差、透气效果不佳等缺点。因此，研究一种轻薄便携、能有效抗菌，促进感染伤口愈合的医用敷料有着较为重要的研究应用意义。
水凝胶是一种在水中膨胀的3D聚合物网络，可以在水中溶胀并保存大量的水分。不同于其他敷料，水凝胶作为伤口敷料能给予创口一个较易愈合的湿性环境，加速肉芽和血管的生成，促进坏死组织的自溶解。并且，对于极易造成伤口感染不愈的渗液，能有较高的吸收。由于这些优良的特性，复合医用水凝胶敷料在临床上有较好的应用开发前景，特别是随着人工智能和微型机器人的快速发展，医用水凝胶由于其可拉伸、可穿戴、可载药的特性，在生物医学传感领域有着得天独厚的优势。因而，业内对于医用水凝胶敷料的综合性能又提出了进一步的需求。同时，现有的水凝胶敷料虽然能提供有利于伤口恢复的湿性环境，但大多数水凝胶不具有抑菌功能，反而可能造成细菌粘附并生长繁殖，这样反而不利于伤口的愈合，更无法治愈感染性创口。而有些加入了抗生素的水凝胶材料，又存在抗生素滥用，耐药性细菌种类不断增加的问题。更主要的是，临床中，伤口得不到及时治疗而严重感染化脓甚至造成生命危险的情况时有发生。关于抗菌水凝胶敷料的研究中，通常实验所处环境清洁(一般为SPF级)，研究者们只关注全层皮损伤口的促进愈合。或者进行简单的涂菌实验，伤口表面涂菌后立即敷上抑菌敷料，伤口感染程度很轻。而关于抑菌水凝胶敷贴的研究和应用，都未涉及对伤口严重感染的模拟以及治疗，这一直是业内研究的盲点之一。
因此，如何找到一种更为适宜的复合水凝胶材料，既具有多方面的综合性能，又能在抑菌方面解决现有的缺陷，同时还能对于严重的伤口感染具有良好的效果，已成为本领域诸多具有前瞻性的研究人员广为关注的焦点之一。
发明内容
有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种复合水凝胶及其制备方法、应用，特别是一种医用导电抗菌复合水凝胶及其制备方法、应用。本发明合成了一种兼具良好的力学性能、导电性能、生物容性与抑菌性的新型医用水凝胶，而且即使对感染细菌一段时间，感染程度较重的伤口，制备的水凝胶仍然具有较好的促进伤口愈合效果，包括促进血管、皮肤细胞、毛囊等的生成的效果，是一种极具应用潜力的医用水凝胶敷料。
本发明提供了一种复合水凝胶，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子；
所述聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺形成交联的聚合物网络结构；
所述银纳米粒子复合在所述聚合物网络结构中。
优选的，所述复合水凝胶以聚乙烯醇与明胶作为主体基质；
所述导电聚苯胺包括植酸交联的聚苯胺；
所述银纳米粒子的粒径为10～50nm；
所述交联的聚合物网络结构包括物理交联的3D聚合物网络结构；
所述复合水凝胶包括复合水凝胶敷料。
优选的，所述聚合物网络结构具体为聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺三种聚合物互穿的互穿网络结构；
所述聚乙烯醇的分子量为120000～1500000Da；
所述明胶的分子量为50000～100000Da；
所述导电聚苯胺的分子量为600～800Da；
所述复合水凝胶包括导电性复合水凝胶敷料。
优选的，所述交联的聚合物网络结构具体为，以聚乙烯醇和明胶为主体骨架，复合上植酸交联的聚苯胺网络；
所述聚合物网络结构中，具有珊瑚状和/或树突状的网络结构形貌；
所述复合水凝胶的孔径为1～50μm；
所述复合水凝胶的孔隙率为50％～99％；
所述复合水凝胶的比表面积为4～8m2/g；
所述复合水凝胶包括抑菌复合水凝胶敷料。
优选的，所述复合水凝胶，按质量分数计，包括：
Figure BDA0003334223290000031
所述复合水凝胶包括医用复合水凝胶敷料。
本发明提供了一种复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚乙烯醇、明胶和水混合溶解后，得到混合溶液；
2)将上述步骤得到的混合溶液、植酸、苯胺、过硫酸铵和水再次混合，经过冷冻和除杂后，得到导电水凝胶；
3)将上述步骤得到导电水凝胶浸水后，再置于银纳米粒子溶液后，得到复合水凝胶。
优选的，所述混合溶解的温度为80～90℃；
所述聚乙烯醇与明胶的质量比为(0.05～2)：1；
所述植酸与苯胺的质量比为(1～5)：1；
所述过硫酸铵与苯胺的质量比为(0.2～5)：1。
优选的，所述植酸、苯胺和过硫酸铵中的一种或多种通过溶液的形式加入体系中；
植酸溶液的质量浓度为45wt％～55wt％；
苯胺溶液的质量浓度为99.0％～99.9％；
过硫酸铵溶液的浓度为1～1.5M。
优选的，所述冷冻的温度为-20～-30℃；
所述冷冻的时间为10～24h；
所述除杂的方式包括在水中浸泡除杂；
所述置于的时间为48～72h；
所述银纳米粒子与聚乙烯醇的质量比为(0.001～0.01)：1；
所述银纳米粒子溶液的浓度为0.05～0.5M。
本发明还提供了上述技术方案任意一项所述的复合水凝胶或上述技术方案任意一项所述的制备方法所制备的复合水凝胶在医用材料中的应用。
本发明提供了一种复合水凝胶，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子；所述聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺形成交联的聚合物网络结构；所述银纳米粒子复合在所述聚合物网络结构中。与现有技术相比，本发明针对现有的水凝胶医用材料存在功能单一，大多数不具有抑菌功能，而加入抗生素，又存在耐药性细菌种类不断增加的问题，以及对于伤口严重感染的模拟以及治疗这一研究方向的缺失。
本发明创造性的得到了一种具有特定组成和结构的复合水凝胶材料，该材料由聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子组成，并且形成了具有特定的结构的水凝胶材料。本发明以PVA和明胶为主体，以植酸作为交联剂引入导电聚苯胺进行交联，形成了三者交联的聚合物网络结构，再负载银纳米粒子，得到了兼具良好的力学性能、导电性能、生物容性与抑菌性的新型医用水凝胶。聚乙烯醇(PVA)具有良好的润滑性、弹性和吸震能力，其优异的力学特性，在与其他材料复合时也有较好的表现。而明胶(Gelatin)含有大量的氨基、羧基以及羟基等活性官能团，具有吸水量高、低抗原性、良好的生物相容性、生物降解性、随温度变化且可逆的成凝胶性等，但是以明胶为主体的水凝胶力学性能及热稳定性较差，所以本发明将明胶与聚乙烯醇复合，制备互穿网络、双网络及纳米复合结构的水凝胶，具有更好的力学性能，并特别采用了导电性能良好的聚苯胺，更进一步以植酸进行改性，该材料合成或改性过程简单，而且较易与其他水凝胶材料复合，使得本发明制备的复合水凝胶材料不仅在生物电传感和电化学检测方面具有了优势，含有导电材料的水凝胶敷料，有利于电信号的传递，能够更贴合皮肤；而且有利于使复合材料具有皮肤样机械可拉伸性、灵敏和自愈合可传感的特性，同时掺杂态聚苯胺还会具有抗菌效果，阻止细菌等微生物在材料表面的繁殖，使得本发明提供的复合水凝胶能够兼具导电和抗菌性能，以及良好的皮肤贴合效用。此外，银纳米粒子作为抗菌材料，可以改变细菌的细胞膜的通透性、释放银离子以损伤细菌DNA和降低脱氢酶活性，具有很强的灭菌特性，而且几乎不会增加耐药性细菌，从而避免了抗生素滥用的问题。
本发明以PVA与明胶作为复合水凝胶的主体基质，以植酸作为交联剂引入导电聚苯胺，赋予水凝胶体系导电性能，同时还形成了物理交联的3D聚合物网络结构，具有典型的互穿网络和多网络交联结构，再结合银纳米粒子，提高水凝胶敷料的抗菌性能，使其对感染的伤口有良好治疗效果，最终得到了兼具良好的力学性能与抑菌效果，且与皮肤贴合的新型水凝胶材料。该材料制备的导电性医用水凝胶敷料，兼具良好的力学性能、导电性能、生物容性与抑菌性，而且即使对感染细菌一段时间，感染程度较重的伤口，仍然具有较好的促进伤口愈合效果，包括促进血管、皮肤细胞、毛囊等的生成的效果，是一种极具应用潜力的医用水凝胶敷料。
实验结果表明，本发明制备的新体系水凝胶同时具备良好的力学性质、生物相容性、导电性能和伤口抑菌效果，特别针对于伤口严重感染的动物模型，制备的抗菌水凝胶敷料对于已染菌48h的感染伤口，仍然表现出较好的抑菌作用，是一种新的可用于严重伤口感染的医用水凝胶敷贴。
附图说明
图1为本发明制备的银纳米颗粒的TEM电镜图；
图2为本发明制备的不同活性PVA含量(5wt％，7.5wt％，10wt％，12.5wt％)制备的Ag NPs/CPH的机械性能测试以及实物变形图；
图3为本发明制备的AgNPs/CPHs的导电性测试图；
图4为本发明制备的不同明胶反应含量的Ag NPs/CPH的SEM扫描电镜图以及对储能模量和损耗模量的影响曲线；
图5为本发明制备的水凝胶的状态检测照片；
图6为本发明制备的五组CPH和Ag NPs/CPH samples的五次随时间变化(0～72h)体积溶胀曲线；
图7为本发明制备的Ag NPs/CPH的XPS光谱图；
图8为水凝胶平板抗e-coli and S.aureus实验照片以及相应的直径计算图；
图9为lb培养基，CPH和负载不同Ag Nps的Ag NPs/CPHAg NCs与e-coli共培养的液体OD600值的测量数据图(0～48h)；
图10为lb培养基，CPH和负载不同Ag NCs的Ag NPs/CPHAg NCs与S.aureus共培养的液体OD600值的测量数据图(0～48h)；
图11为HaCat细胞在PBS和不同浓度水凝胶浸泡液共培养48h后，采用CCK8法测得的细胞存活率；
图12为LO2细胞在PBS和不同浓度水凝胶浸泡液共培养48h后，采用CCK8法测得的细胞存活率；
图13为293T细胞在PBS和不同浓度水凝胶浸泡液共培养48h后，采用CCK8法测得的细胞存活率；
图14为1，3，7和14天下，Ag NPs/CPH、CPH和PBS处理的小鼠伤口照片；
图15为与图14对应的各组小鼠伤口剩余面积随时间变化的统计计算图；
图16为不同天数下(规模：50μm)，纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH处理的小鼠伤口附近皮肤组织的H&E染色切片以及炎症细胞的相应计数；
图17为不同天数下(规模：50μm)，纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH处理的小鼠伤口附近皮肤组织的CD31染色切片以及皮肤组织中对应血管计数；
图18为不同天数下(规模：50μm)，纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH处理的小鼠伤口附近的马森染色切片以及胶原蛋白沉积的相应百分比；
图19为本发明制备的水凝胶材料和用于严重伤口感染的医用水凝胶敷贴的示意简图。
具体实施方式
为了进一步了解本发明，下面结合实施例对本发明的优选实施方案进行描述，但是应当理解，这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点而不是对本发明专利要求的限制。
本发明所有原料，对其来源没有特别限制，在市场上购买的或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备的即可。
本发明所有原料，对其纯度没有特别限制，本发明优选采用分析纯或医用水凝胶辅料领域常用的纯度。
本发明所有原料，其牌号和简称均属于本领域常规牌号和简称，每个牌号和简称在其相关用途的领域内均是清楚明确的，本领域技术人员根据牌号、简称以及相应的用途，能够从市售中购买得到或常规方法制备得到。
本发明提供一种复合水凝胶，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子；
所述聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺形成交联的聚合物网络结构；
所述银纳米粒子复合在所述聚合物网络结构中。具体的，所述银纳米粒子优选负载在互穿网络结构上。
在本发明中，所述复合水凝胶优选以聚乙烯醇与明胶作为主体基质。
在本发明中，所述导电聚苯胺优选包括植酸交联的聚苯胺。
在本发明中，所述银纳米粒子的粒径优选为10～50nm，更优选为15～45nm，更优选为20～40nm，更优选为25～35nm。
在本发明中，所述交联的聚合物网络结构优选包括物理交联的3D聚合物网络结构。
在本发明中，所述聚合物网络结构具体优选为聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺三种聚合物互穿的互穿网络结构。
在本发明中，所述交联的聚合物网络结构具体优选为，以聚乙烯醇和明胶为主体骨架，复合上植酸交联的聚苯胺网络。
在本发明中，所述聚合物网络结构中，优选具有珊瑚状和/或树突状的网络结构形貌，更优选具有珊瑚状或树突状的网络结构形貌。
在本发明中，所述复合水凝胶，按质量分数计，包括：
Figure BDA0003334223290000071
在本发明中，所述复合水凝胶优选包括医用复合水凝胶敷料。
在本发明中，所述聚乙烯醇的加入量优选为0.5～20重量份，更优选为4～16重量份，更优选为8～12重量份。
在本发明中，所述明胶的加入量优选为0.5～10重量份，更优选为2～8重量份，更优选为4～6重量份。
在本发明中，所述导电聚苯胺的加入量优选为5～20重量份，更优选为8～17重量份，更优选为11～14重量份。
在本发明中，所述银纳米粒子的加入量优选为0.01～0.1重量份，更优选为0.03～0.08重量份，更优选为0.05～0.06重量份。
在本发明中，所述复合水凝胶优选包括复合水凝胶敷料。优选的，所述复合水凝胶优选包括导电性复合水凝胶敷料。优选的，所述复合水凝胶优选包括抑菌复合水凝胶敷料。
在本发明中，所述复合水凝胶的孔径优选为1～50μm，更优选为10～40μm，更优选为20～30μm。
在本发明中，所述复合水凝胶的孔隙率优选为50％～99％，更优选为60％～90％，更优选为70％～80％。
在本发明中，所述复合水凝胶的比表面积优选为4～8m2/g，更优选为4.5～7.5m2/g，更优选为5～7m2/g，更优选为5.5～6.5m2/g。
在本发明中，所述聚乙烯醇的分子量优选为120000～1500000Da，更优选为125000～1450000Da，更优选为130000～1400000Da。
在本发明中，所述导电聚苯胺的分子量优选为600～800Da，更优选为640～760Da，更优选为680～720Da。
本发明还提供了一种复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
1)将聚乙烯醇、明胶和水混合溶解后，得到混合溶液；
2)将上述步骤得到的混合溶液、植酸、苯胺、过硫酸铵和水再次混合，经过冷冻和除杂后，得到导电水凝胶；
3)将上述步骤得到导电水凝胶浸水后，再置于银纳米粒子溶液后，得到复合水凝胶。
本发明首先将聚乙烯醇、明胶和水混合溶解后，得到混合溶液。
在本发明中，所述混合溶解的温度优选为80～90℃，更优选为82～88℃，更优选为84～86℃。
在本发明中，所述聚乙烯醇与明胶的质量比优选为(0.05～2)：1，更优选为(0.4～1.6)：1，更优选为(0.8～1.2)：1。
本发明再将上述步骤得到的混合溶液、植酸、苯胺、过硫酸铵和水再次混合，经过冷冻和除杂后，得到导电水凝胶。
在本发明中，所述植酸与苯胺的质量比优选为(1～5)：1，更优选为(1.5～4.5)：1，更优选为(2～4)：1，更优选为(2.5～3.5)：1。
在本发明中，所述过硫酸铵与苯胺的质量比优选为(0.2～5)：1，更优选为(1.2～4)：1，更优选为(2.2～3)：1。
在本发明中，所述植酸、苯胺和过硫酸铵中的一种或多种优选通过溶液的形式加入体系中。
在本发明中，所述植酸溶液的质量浓度优选为45wt％～55wt％，更优选为47wt％～53wt％，更优选为49wt％～51wt％。
在本发明中，所述苯胺溶液的质量浓度优选为99.0％～99.9％，更优选为99.2％～99.7％，更优选为99.4％～99.5％。
在本发明中，所述过硫酸铵溶液的浓度优选为1～1.5M，更优选为1.1～1.4M，更优选为1.2～1.3M。
在本发明中，所述冷冻的温度优选为-20～-30℃，更优选为-22～-28℃，更优选为-24～-26℃。
在本发明中，所述冷冻的时间优选为10～24h，更优选为13～21h，更优选为16～19h。
在本发明中，所述除杂的方式优选包括在水中浸泡除杂。
本发明最后将上述步骤得到导电水凝胶浸水后，再置于银纳米粒子溶液后，得到复合水凝胶。
在本发明中，所述置于的时间优选为48～72h，更优选为53～67h，更优选为58～62h。
在本发明中，所述银纳米粒子与聚乙烯醇的质量比优选为(0.001～0.01)：1，更优选为(0.003～0.008)：1，更优选为(0.005～0.006)：1。
在本发明中，所述银纳米粒子溶液的浓度优选为0.05～0.5M，更优选为0.15～0.4M，更优选为0.25～0.3M。
本发明以PVA和明胶为主体骨架，复合上植酸交联的聚苯胺网络，再使用浸渍法负载上银纳米粒子，合成了一种新的可用于促进已感染伤口快速愈合的水凝胶敷贴。通过拉伸性能实验，扫描电镜测试以及电学性能考察，确定了PVA、明胶和苯胺的最佳反应浓度，在银纳米粒子水溶液充分浸泡后，得到了皮肤贴合的导电性医用水凝胶敷料Ag NPs/CPH。然后，对Ag NPs/CPH的生物毒性和抑菌性能进行了考察，而且结果显示，获得的Ag NPs/CPH具有良好的力学性能、丰富的内部孔隙，良好的导电性能，有效的抗菌性和较低的生物毒性。
本发明还提供了上述技术方案中任意一项所述的复合水凝胶或上述技术方案中任意一项所述的制备方法所制备的复合水凝胶在医用材料中的应用。
在本发明，所述医用材料优选包括医用敷料，更优选为医用水凝胶敷贴，更优选为抑菌医用水凝胶敷料，更优选为导电性医用水凝胶敷料。本发明可以用于严重伤口感染的医用水凝胶敷贴。
本发明在生物实验中，我们还设计了一种感染细菌时间较长(～20h)，感染程度较重的动物伤口发炎模型。并通过一系列生物实验展示了制备的抗菌水凝胶敷料在治疗人类感染发炎伤口的应用潜力。这项工作为未来复合医用水凝胶敷料的设计和应用建立了一种新的研究思路和参考依据。
参见图19，图19为本发明制备的水凝胶材料和用于严重伤口感染的医用水凝胶敷贴的示意简图。
本发明上述步骤提供了一种医用导电抗菌复合水凝胶及其制备方法、应用。该具有特定组成和结构的复合水凝胶材料，由聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子组成，并且形成了具有特定的结构的水凝胶材料。本发明以PVA和明胶为主体，以植酸作为交联剂引入导电聚苯胺进行交联，形成了三者交联的聚合物网络结构，再负载银纳米粒子，得到了兼具良好的力学性能、导电性能、生物容性与抑菌性的新型医用水凝胶。聚乙烯醇(PVA)具有良好的润滑性、弹性和吸震能力，其优异的力学特性，在与其他材料复合时也有较好的表现。而明胶(Gelatin)含有大量的氨基、羧基以及羟基等活性官能团，具有吸水量高、低抗原性、良好的生物相容性、生物降解性、随温度变化且可逆的成凝胶性等，但是以明胶为主体的水凝胶力学性能及热稳定性较差，所以本发明将明胶与聚乙烯醇复合，制备互穿网络、双网络及纳米复合结构的水凝胶，具有更好的力学性能，并特别采用了导电性能良好的聚苯胺，更进一步以植酸进行改性，该材料合成或改性过程简单，而且较易与其他水凝胶材料复合，使得本发明制备的复合水凝胶材料不仅在生物电传感和电化学检测方面具有了优势，含有导电材料的水凝胶敷料，有利于电信号的传递，能够更贴合皮肤；而且有利于使复合材料具有皮肤样机械可拉伸性、灵敏和自愈合可传感的特性，同时掺杂态聚苯胺还会具有抗菌效果，阻止细菌等微生物在材料表面的繁殖，使得本发明提供的复合水凝胶能够兼具导电和抗菌性能，以及良好的皮肤贴合效用。此外，银纳米粒子作为抗菌材料，可以改变细菌的细胞膜的通透性、释放银离子以损伤细菌DNA和降低脱氢酶活性，具有很强的灭菌特性，而且几乎不会增加耐药性细菌，从而避免了抗生素滥用的问题。
本发明以PVA与明胶作为复合水凝胶的主体基质，以植酸作为交联剂引入导电聚苯胺，赋予水凝胶体系导电性能，同时还形成了物理交联的3D聚合物网络结构，具有典型的互穿网络和多网络交联结构，再结合银纳米粒子，提高水凝胶敷料的抗菌性能，使其对感染的伤口有良好治疗效果，最终得到了兼具良好的力学性能与抑菌效果，且与皮肤贴合的新型水凝胶材料。该材料制备的导电性医用水凝胶敷料，兼具良好的力学性能、导电性能、生物容性与抑菌性，而且即使对感染细菌一段时间，感染程度较重的伤口，仍然具有较好的促进伤口愈合效果，包括促进血管、皮肤细胞、毛囊等的生成的效果，是一种极具应用潜力的医用水凝胶敷料。
实验结果表明，本发明制备的新体系水凝胶同时具备良好的力学性质、生物相容性、导电性能和伤口抑菌效果，特别针对于伤口严重感染的动物模型，制备的抗菌水凝胶敷料对于已染菌48h的感染伤口，仍然表现出较好的抑菌作用，是一种新的可用于严重伤口感染的医用水凝胶敷贴。
为了进一步说明本发明，以下结合实施例对本发明提供的一种复合水凝胶及其制备方法、应用进行详细描述，但是应当理解，这些实施例是在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，只是为进一步说明本发明的特征和优点，而不是对本发明权利要求的限制，本发明的保护范围也不限于下述的实施例。
材料和化学药品
Aniline(AN,≈99.5％),phytic acid(PA,≈50wt％,Mw≈660.04)was purchasedfrom Aladdin,polyvinylpyrrolidone(PVP,Mw≈40,000),PVA(≈99％hydrolyzed,Mw≈130，000),and gelatin(～300g Bloom)were purchased from Sigma–Aldrich.
silver nitrate(AgNO3,≈99.8％),and sodium borohydride(NaBH4,≈96％)were purchased from Sinopharm Chemical Reagent CO.,Ltd.(Shanghai,P.R.China).,
Ammonium persulfate(APS,≈98.5％),hydrogen peroxide(H2O2,30wt％),sodium citrate(≈99.0％)were obtained from Beijing Chemical Works(Beijing,P.R.China).多聚甲醛
细菌和细胞实验用材料LB medium，e-coli，Staphylococcus aureus from ATCC，Phosphate buffer(PBS)from，CCK-8 Reagent test kit from，HACAT
仪器
Prepare hydrogel samples for infrared spectroscopy,SEM,and TEMtests.X-ray photoelectron spectroscopy(XPS)were measured on a Thermo ESCALAB250.The radiation source is monochromatic Al Ka(hv＝1486.6eV).The passingenergy is 20eV.C1s(284.6eV)is used for calibration.The vacuum degree isbetter than 2x10-6Pa.The FTIR spectra of the synthetic raw materials andsamples were characterized on Fourier transform infrared spectroscopy BRUKERVECTOR33.Scanning electron microscope(SEM)images were obtained using JEOLFESEM6700F electron microscope with a primary electron energy of3kV.Transmission electron microscopy(TEM)images of the Ag NPs were obtainedusing a Tecnai GI F20 U-TWIN.
实施例1
Ag NPs的制备
首先，配制好的硝酸银溶液(0.1ⅹ10-3M，97mL)于室温下剧烈搅拌，再依次加入1mL柠檬酸钠溶液(180ⅹ10-3M)，1mL PVP溶液(4.2ⅹ10-3M)，240μL H2O2溶液(30wt％)，最后加入800μL NaBH4溶液(100ⅹ10-3M)。几分钟后，溶液由无色溶液急速完成颜色转变，最终颜色为深蓝色，搅拌持续2h以上。最终获得稳定的具有抑菌效果的0.1ⅹ10-3M/L的银纳米粒子溶液，贴签备用，通过透射电镜可观察其纳米粒子形态。
对本发明制备的银纳米颗粒进行表征。
参见图1，图1为本发明制备的银纳米颗粒的TEM电镜图。
CPH的制备
取0.25g PVA与0.075g明胶，加入4.675mL纯化水，90℃条件下剧烈搅拌至完全溶解。将获得的混合溶液转移到磁力搅拌器上，依次加入1mL植酸溶液(PA,≈50wt％)，600μL苯胺溶液(AN,≈99.5％)，1mL APS溶液(1.25M)，溶液由无色转为近黑色的深绿色。放入-20℃冰箱过夜。次日取出，于超纯水中浸泡，除去反应物单体和杂质，每8h更换一次超纯水，此过程重复6次。即可获得导电水凝胶CPH。
Ag NPs/CPH的制备
将浸泡蒸馏水后的水凝胶浸入银纳米粒子溶液，24h后取出，玻璃容器盛装并以封口膜密封，即得到抑菌效果良好的抑菌水凝胶。4摄氏度避光保存。
实施例2
对本发明制备的Ag NPs/CPH进行性能检测。
在Ag NPs/CPH的合成过程中，由于PVA是主要的基材材料，首先考察PVA反应含量对制备的Ag NPs/CPH的机械性能影响。
在一定反应浓度范围内(2.5～10wt％，)of PVA in the Ag NPs/CPH均能够制备出水凝胶。
在不同反应浓度PVA制备的水凝胶的表面上施加一定压力，水凝胶压缩程度相似。压力除去后，水凝胶恢复初始状态，宏观状态几乎无变化。
不同PVA浓度下水凝胶的力学性能，使用万能材料机对其进行了拉伸性能进行了测试。
参见图2，图2为本发明制备的不同活性PVA含量(5wt％，7.5wt％，10wt％，12.5wt％)制备的Ag NPs/CPH的机械性能测试以及实物变形图。其中，A为拉伸弹性模量；B为拉伸强度；C为断裂拉伸应变。
A为弹性的拉伸模态；B为拉伸强度；C为断裂时拉紧应变；D为存储(G+)和损失(G+)模态；E为压缩模态；F为在一定压力下具有不同PVA浓度的预制Ag NPs/CPH的压缩变形效果的照片。
由图2的A、B、C、D、E和F可以看出，随着PVA反应含量的增加(5wt％，7.5wt％，10wt％，12.5wt％)，水凝胶的拉伸弹性模量逐渐增大，同时拉伸强度和断裂伸长率也随之有规律增加。PVA含量越低，水凝胶越柔软。这表明制备的水凝胶都有一定的拉伸强度，可以保证材料在加工和使用中不易被破坏。当PVA含量为2.5％及以下时，制备的水凝胶易破碎，这可能是由于基质含量较少不利于成胶；而PVA含量为10％及以上时制备的水凝胶，在制备过程中固化成胶速度过快，会造成体系不均质，并且刚度过大不易于加成成型。显然，水凝胶越柔软，越容易与皮肤贴合，并且在使用中对皮肤伤口的挤压和刺激越小。
为了使材料更好的应用于生物电传感领域，本发明制备了不同苯胺反应量(400μL，600μL，800μL)的水凝胶。当苯胺反应量为200μL时，水凝胶导电性差。当苯胺反应量增加到1000μL时，水凝胶成型性不好，易破碎。电路连通1.5V电源供电，用绝缘玻璃板将两条导线按压在制备的水凝胶表面。
参见图3，图3为本发明制备的AgNPs/CPHs的导电性测试图。
如图3所示，AgNPs/CPHs(活性体积为600μL)连接至电路中使灯泡发光，而且聚苯胺反应含量在400～800μL时，灯泡均会发出明亮光。表明制备的水凝胶均具有良好的导电性能，可用作导电的皮肤贴合的医用敷料。
介电常数检测结果表明，苯胺不同反应含量(400μL，600μL，800μL)时，其使用介电阻抗仪获得的介电常数分别为1.46，1.25，1.11。
作为CPH的另一种主体基材，明胶由大量的三螺旋体组成，通常结构致密。明胶反应含量过大可能会使制备的凝胶体于致密，导致内部孔隙率低，不利于Ag NCs的大量负载和逐步释放。
所以，在确定了主体材料PVA和导电材料AN的反应量基础上，检测吸水性材料明胶的反应量对制备的CPH结构的影响。
参见图4，图4为本发明制备的不同明胶反应含量的Ag NPs/CPH的SEM扫描电镜图以及对储能模量和损耗模量的影响曲线。其中，(a)0.5wt％，(b)1wt％，(c)1.5wt％，(d)2wt％，(e)2.5wt％，(f)3wt％。
由图4中不同明胶反应量的水凝胶内部形貌结构图可以看出，当明胶的反应量为0.5wt％时(图4-a)，制备的水凝胶内部呈疏松大孔的结构，会导致其力学性能差，孔隙率和比表面积低。随着明胶的反应量逐渐增加(1wt％and 1.5wt％，图4-b和图4-c)，水凝胶内部逐渐致密，孔隙直径变小，具有更高的比表面积。并且在更高的放大倍数下(图4-c右上角)可以清楚地看到聚苯胺典型的珊瑚状、树突状的3D网络结构。而当明胶的反应量继续增加(2wt％，2.5wt％，3wt％，图4-d，图4-e和图4f)，可以看出由于明胶参与反应量过高，水凝胶内部致密，不再具有用于负载Ag NCs和保存液体的大量孔隙。所以，当1.5wt％明胶的反应量制备水凝胶，提供给其最佳的孔隙率，比表面积和吸水性。以及明胶浓度从0.5wt％增加到3wt％的储能模量和损耗模量的变化。
对本发明制备的水凝胶进行状态检测。
参见图5，图5为本发明制备的水凝胶的状态检测照片。其中，B为未经冻融的AgNPs/CPH溶液，在苯胺原位聚合、冻融后，在室温下呈不流动的固体凝胶状；C.在冷冻前将加入APS(过硫酸铵)后的混合溶液倒入不同形状的模具，冻融后取出。
本发明采用PVA反应量为5Wt％，明胶1.5Wt％，苯胺反应量为12Wt％，经过冻融(10h)。由图5可以看出，水凝胶溶液从液相转变为稳定的固体凝胶，斜置不流动。而且在溶胶冷冻前可将其倒入各种形状的模具，冻融后从模具取出，即可得到所需尺寸和形状的水凝胶CPHs。
检测结果表明，本发明制备的水凝胶具有良好的弹性，即使经过一定的外力拉伸、压缩，或剪切处理，外力作用消失后依然能保持良好的力学性能。这些优良的力学性能有利于其在实际应用中被存储，运输或剪裁使用。
对本发明制备的水凝胶材料进行溶胀性能检测。
水凝胶的溶胀性能对伤口愈合方面起着较为重要的作用。理想的发炎伤口敷料应该能够大量吸收发炎伤口渗液，并为伤口保持湿润环境，加速肉芽和血管的生成，促进坏死组织的自溶解。将制备的五组共10个CPH和Ag NPs/CPH samples在40℃下烘干24h。
参见图6，图6为本发明制备的五组CPH和Ag NPs/CPH samples的五次随时间变化(0～72h)体积溶胀曲线。其中，A为体积溶胀曲线图；B为A的统计学结果曲线。
图6为过量水分环境下考察的10个样品的体积随时间变化(0～72h)的溶胀曲线，从图中可以看出，烘干样品持续快速吸收水分膨胀within～6h。在6～12h之间，样品吸水速率变慢，仍然呈比较快的吸水速度。12h以后水凝胶的溶胀率在很长时间内(72h)基本不变，能够将吸入的液体在内部孔隙中保存较久时间，具有良好的稳定性。而且CPH和Ag NPs/CPHsamples的吸水膨胀性差别不大，也就是说Ag NCs的浸泡负载对CPH的结构影响很低。
因而可以推断，当Ag NPs/CPH作为敷贴时，负载的Ag NCs在水溶液中通过浓度差与伤口渗液发生交换，作用于伤口表面，从而有效抑菌。伤口渗液在被吸入凝胶后不易再次渗出，对伤口造成二次感染。
对本发明制备的水凝胶进行红外光谱和XPS表征。
采用红外光谱法测试了水凝胶的冻干样品，结果表明，位于3422cm-1位置峰,来源于明胶和苯胺中含有的C-H，N-H，2906cm-1的峰-OH来自明胶。1648，1567属于C＝O，来自明胶。1490，1427，1292，1079代表-CH来自PVA。823cm-1苯环上的对双取代，来自聚苯胺。
参见图7，图7为本发明制备的Ag NPs/CPH的XPS光谱图。其中，C为Ag NPs/CPH的XPS光谱全扫描频谱；D和E是C1s和Ag 3d的高分辨率XPS光谱。
图7C是采用X射线光电子能谱仪(XPS)对制备的水凝胶表面元素(C、N、O、Ag、B)进行表征分析的XPS谱图。C1s的结合能在287.7，285.3和284.7eV，显示样品中含有-COOH，C＝O/C-N和C＝C/C-C的官能团(图7D)。373.2和367.1eV的结合能表示样品中含有Ag 3d，佐证了纳米银已经成功被负载到水凝胶中(图7E)。从图中可以看出，XPS扫描所得的Ag峰较弱，推测是由于样品中的纳米银粒子主要存在于水凝胶内部孔隙中，而干燥状态下在水凝胶表面附着较少。
实施例2
Ag NPs/CPH的抑菌实验
将两种感染伤口常见的菌--大肠埃希菌(abbreviation as e-coli)和金黄色葡萄球菌(Staphylococcus aureus，abbreviation as S.aureus)的稀释菌液均匀涂在琼脂平板上，然后将载有0，0.1ⅹ10-3M/L(1Ag)，0.2ⅹ10-3M/L(2Ag)，0.3ⅹ10-3M/L(3Ag)，0.4ⅹ10-3M/L(4Ag)银纳米粒子浓度的400μL水凝胶薄片正放至平板上，4℃冷藏一小时。随即倒放，37℃条件下培养12h。测量抑菌圈的大小。
检测Ag NPs/CPH中的纳米银粒子在体液中扩散和抑菌的效果，取空白培养基(denoted as lb)10mL，稀释菌液(e-coli and S.aureus)作为对照组，将CPH和浸泡银纳米粒子浓度为0.1ⅹ10-3M/L(denoted 1Ag)，0.2ⅹ10-3M/L(denoted 2Ag)，0.3ⅹ10-3M/L(denoted 3Ag)，0.4ⅹ10-3M/L(denoted 4Ag)的1200μL的Ag NPs/CPH加入到等浓度稀释菌液的培养基试管中，在1h，2h，3h，4h，5h，6h，12h，24h和48h分别测定其OD值。
进行水凝胶平板抗菌实验和水凝胶共培养菌液OD值的测量，检测Ag NPs/CPH的抗菌性能。
将制备的Ag NCs溶液(0.1ⅹ10-3M/L，denoted as 1Ag)通过旋蒸的方式，分别配置不同Ag NCs的浓缩液0.2ⅹ10-3M/L(denoted as 2Ag)，0.3ⅹ10-3M/L(denoted as 3Ag)和0.4ⅹ10-3M/L(denoted as 4Ag)，并将其分别CPH进行复合。
参见图8，图8为水凝胶平板抗e-coli and S.aureus实验照片以及相应的直径计算图。其中，A为S.aureus，B为e-coli，i表示1Ag组，ii表示2Ag组，iii表示3Ag组，iv表示4Ag组；(C)和(D)为显示相应抗菌板实验抑制区的计算直径。
如图8所示，浸泡不同浓度银纳米粒子水溶液的Ag NPs/CPH都能够释放出抑菌的Ag NCs，有效抑制细菌e-coli and S.aureus的繁殖。平板上抑菌圈的尺寸有随着浸泡AgNCs溶液浓度的增加而增大。此外，不浸泡Ag NCs溶液的CPH也有一定的抑菌圈出现，这可能是由于聚苯胺的抗菌性能赋予的，但其抑菌圈的面积明显小于Ag NPs/CPH。
参见图9，图9为lb培养基，CPH和负载不同Ag Nps的Ag NPs/CPHAg NCs与e-coli共培养的液体OD600值的测量数据图(0～48h)。
参见图10，图10为lb培养基，CPH和负载不同Ag NCs的Ag NPs/CPHAg NCs与S.aureus共培养的液体OD600值的测量数据图(0～48h)。
图9(for e-coli)和图10(for S.aureus)是共培养菌液的OD值的测量曲线图。在图9中，黑色线(从上至下中的最后一条线)作为control group的lb培养基，其OD值随时间几乎没有变化。红色线(从上至下中的第一条线)分别是稀释的e-coli液测量的OD值。在6～10h，e-coli液的OD值快速上升，处于细菌生长的对数期。10～24h，OD值上升速度变慢，处于细菌生长的稳定期。24h以后OD值基本不变，处于细菌生长的迟缓期。
灰色线(从上至下中的第二条线)是CPH与e-coli在同一条件下培养测得的OD数据图。四条不同的蓝色线(从上至下中的第三条线～第六条线)分别是Ag NPs/CPHAg NCs在不同Ag NCs溶液浸泡后，同一条件下与e-coli培养测得的OD数据图。如图所示，随着Ag NCs负载量的增加，菌液的OD值增加趋势下降。与e-col作为对照，制备的Ag NCs负载体系抑菌效果均比较明显。与图8结果相符合。图10的结果与图9的结果基本一致。
以上实验结果说明银纳米粒子负载水凝胶对伤口感染常见的大肠埃希菌和金黄色葡萄球菌均具有良好的抑制作用。
Ag NPs/CPH的细胞毒性实验
取一块5g的Ag NPs/CPH，置于装有30mL的PBS的离心管中。培养箱中以37℃浸泡24h。取出Ag NPs/CPH后，测量浸泡液浓度，进行稀释，获得一系列梯度浓度的Ag NPs/CPH浸泡液(10μg/mL，20μg/mL，30μg/mL，50μg/mL，60μg/mL，80μg/mL，100μg/mL，150μg/mL)。采用CCK-8法，在不同浓度条件下，考察了抗菌水凝胶浸泡液对HaCat细胞的毒性作用。
HaCat细胞是发生了自身转化的人类永生化角质形成细胞，其生物学特性与正常角质形成细胞类似，因此适用于各种考察皮肤毒性的细胞研究。
检测Ag NPs/CPH对人类皮肤细胞的影响，采用CCK-8法对其浸泡液针对HaCat细胞、LO2细胞和293T细胞进行毒性实验。
参见图11，图11为HaCat细胞在PBS和不同浓度水凝胶浸泡液共培养48h后，采用CCK8法测得的细胞存活率。
参见图12，图12为LO2细胞在PBS和不同浓度水凝胶浸泡液共培养48h后，采用CCK8法测得的细胞存活率。
参见图13，图13为293T细胞在PBS和不同浓度水凝胶浸泡液共培养48h后，采用CCK8法测得的细胞存活率。
如图11所示，和对照组(PBS，水凝胶浸泡液浓度为0μg/mL)相比，在与低浓度水凝胶浸泡液(10μg/mL，20μg/mL，30μg/mL)共培养后48h，HaCat细胞基本无抑制效果甚至有增殖的趋势。这说明对于普通伤口，Ag NPs/CPH敷贴使用量较少，基本对皮肤细胞无毒性，并可能少量地促进皮肤细胞生长，加快皮肤愈合。在与中浓度水凝胶浸泡液(50μg/mL，60μg/mL，80μg/mL，100μg/mL)共培养后，细胞被少量抑制(<10％)；在与高浓度水凝胶浸泡液(150μg/mL)共培养后，细胞被较低程度抑制(<20％)，细胞毒性很低。说明在对严重伤口(例如发炎化脓)大量使用Ag NPs/CPH敷贴时，也几乎不会对伤口愈合造成不良影响。
为了进一步检查Ag NPs/CPH的体内安全性，对LO2和293T细胞进行了CCK-8实验，其浓度不同(5、10、15、20、30、50、100、150和200μg/mL)。结果如图12和13所示，Ag NPs/CPH浸泡液的每一浓度对LO2和293T细胞没有显著的抑制作用，甚至有轻微的增殖。
由此可以推断，本发明制得的Ag NPs/CPH水凝胶在抗菌性能良好的同时，兼具细胞安全性，因此可以作为一种有前景的医用伤口敷料。
动物感染伤口愈合实验
选取雄性ICR小鼠分组(分为纱布组，CPH组，Ag NPs/CPH组)，对其背部进行创伤造模，测量伤口尺寸后，在每只小鼠的伤口处涂布等浓度金黄色葡萄球菌菌液，造成伤口感染。正常进食48小时后观察到伤口红肿，周围有少量渗液，然后按组进行敷贴治疗。以1d，3d，4d，7d和14d为时间基准，测量伤口面积并拍照。处死老鼠，伤口附近皮肤组织于多聚甲醛中保存至于4℃冰箱保存。14d后统一进行组织切片包埋染色，于100ⅹ显微镜下观察伤口附近组织的发炎和恢复情况。
参见图14，图14为1，3，7和14天下，Ag NPs/CPH、CPH和PBS处理的小鼠伤口照片。
参见图15，图15为与图14对应的各组小鼠伤口剩余面积随时间变化的统计计算图。
Ag NPs/CPH敷料处理小鼠感染伤口效果如图14所示，纱布敷料为对照组Control，CPH组与Ag NPs/CPH敷料组作为实验组。第一天，三组小鼠的伤口(diameter～1cm)都边缘清晰，无渗血和渗液，均匀涂抹S.aureus菌液后短时间内无明显感染迹象；在第二天的实验中，三组小鼠的伤口都发生感染化脓，有明显异味，确定为严重感染模型建立。分别给予各组小鼠相应的敷料(diameter～1.2cm)处理伤口；在第七天的实验中，纱布组小鼠伤口附近有纱布块的粘连(Figure S)和厚痂，换敷料时小鼠表现痛苦。CPH组和Ag NPs/CPH组的小鼠伤口恢复较好，换药时无粘连，小鼠挣扎较少，未对小鼠伤口造成二次伤害。伤口残余面积Ag NPs/CPH组最小；第十四天时，纱布组小鼠仍有较大残余伤口面积，而CPH组和Ag NPs/CPH组的小鼠伤口在新生毛发遮挡下几乎不可见。剃毛后可见恢复较好、残余面积较小的伤口。其中，Ag NPs/CPH组的小鼠伤口残余面积最小。说明Ag NPs/CPH在处理严重感染伤口时，相较于传统敷料(如纱布)，有明显的抑菌抗感染和促愈合的优势。
图15是相应的各组小鼠伤口剩余面积随时间变化的统计计算图。第二天由于伤口正常的感染收缩以及换药的拉扯影响，伤口形状略有改变，但面积仍大于90％；实验第七天开始，各组小鼠伤口面积开始有明显差异，控制组的创口面积仍大于60％，CPH组的创口面积略低于60％。而Ag NPs/CPH组创口面积接近40％，伤口恢复效果明显最好；从第14天起，控制组创口面积仍接近于40％。CPH组(创口面积～20％)以及Ag NPs/CPH组小鼠伤口接近愈合。Ag NPs/CPH组创伤口恢复效果明显最好，伤口面积接近10％。总体来说，Ag NPs/CPH组愈合效果最好，CPH组也比控制组好，这与图12结果一致。
参见图16，图16为不同天数下(规模：50μm)，纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH处理的小鼠伤口附近皮肤组织的H&E染色切片以及炎症细胞的相应计数。其中，(A)为2、7和14d(规模：50μm)后，在用纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH治疗的小鼠伤口附近，皮肤组织的H&E染色。(B)为炎症细胞的相应计数。
图16是显微镜下观察2d，7d，14d下小鼠伤口附近皮肤组织的H&E染色切片。可以看出，第三天三组小鼠严重感染伤口模型建立时，三组小鼠炎症浸润水平均高。不同敷料处理后，第七天时，染色切片中Control组炎症细胞数量依然较多，CPH组与Ag NPs/CPH组的炎症细胞的浸润水平均比control组少。CPH组与Ag NPs/CPH组都遏制了炎症的发展。但CPH组仍有一定数量的炎症浸润，Ag NPs/CPH组炎症细胞的浸润水平最低，更好的控制住了伤口发炎；第十四天时，三组小鼠炎症期结束，染色切片结果显示伤口均恢复。Ag NPs/CPH组的毛囊组织和成纤维细胞数量最多。这可能是由于抑菌水凝胶敷料提供的湿性环境促进伤口愈合，愈合水平超过了控制组和CPH组。
参见图17，图17为不同天数下(规模：50μm)，纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH处理的小鼠伤口附近皮肤组织的CD31染色切片以及皮肤组织中对应血管计数。其中，(C)为纱布(对照组)，CPH和Ag NPs/CPH治疗后小鼠伤口附近皮肤组织的2，7和14d的CD31染色；(D)皮肤组织中对应血管计数。
参见图18，图18为不同天数下(规模：50μm)，纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH处理的小鼠伤口附近的马森染色切片以及胶原蛋白沉积的相应百分比。其中，(E)为用纱布(对照组)、CPH和Ag NPs/CPH治疗2、7和14d后，小鼠伤口附近的马森染色，(F)为图中胶原蛋白沉积的相应百分比。
以上对本发明提供的一种医用导电抗菌复合水凝胶及其制备方法、应用进行了详细的介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，包括最佳方式，并且也使得本领域的任何技术人员都能够实践本发明，包括制造和使用任何装置或系统，和实施任何结合的方法。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。本发明专利保护的范围通过权利要求来限定，并可包括本领域技术人员能够想到的其他实施例。如果这些其他实施例具有不是不同于权利要求文字表述的结构要素，或者如果它们包括与权利要求的文字表述无实质差异的等同结构要素，那么这些其他实施例也应包含在权利要求的范围内。

Claims (10)

1.一种复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶包括聚乙烯醇、明胶、导电聚苯胺和银纳米粒子；
所述聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺形成交联的聚合物网络结构；
所述银纳米粒子复合在所述聚合物网络结构中。
2.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶以聚乙烯醇与明胶作为主体基质；
所述导电聚苯胺包括植酸交联的聚苯胺；
所述银纳米粒子的粒径为10～50nm；
所述交联的聚合物网络结构包括物理交联的3D聚合物网络结构；
所述复合水凝胶包括复合水凝胶敷料。
3.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述聚合物网络结构具体为聚乙烯醇、明胶和导电聚苯胺三种聚合物互穿的互穿网络结构；
所述聚乙烯醇的分子量为120000～1500000Da；
所述明胶的分子量为50000～100000Da；
所述导电聚苯胺的分子量为600～800Da；
所述复合水凝胶包括导电性复合水凝胶敷料。
4.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述交联的聚合物网络结构具体为，以聚乙烯醇和明胶为主体骨架，复合上植酸交联的聚苯胺网络；
所述聚合物网络结构中，具有珊瑚状和/或树突状的网络结构形貌；
所述复合水凝胶的孔径为1～50μm；
所述复合水凝胶的孔隙率为50％～99％；
所述复合水凝胶的比表面积为4～8m2/g；
所述复合水凝胶包括抑菌复合水凝胶敷料。
5.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶，按质量分数计，包括：
Figure FDA0003334223280000011
Figure FDA0003334223280000021
所述复合水凝胶包括医用复合水凝胶敷料。
6.一种复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)将聚乙烯醇、明胶和水混合溶解后，得到混合溶液；
2)将上述步骤得到的混合溶液、植酸、苯胺、过硫酸铵和水再次混合，经过冷冻和除杂后，得到导电水凝胶；
3)将上述步骤得到导电水凝胶浸水后，再置于银纳米粒子溶液后，得到复合水凝胶。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述混合溶解的温度为80～90℃；
所述聚乙烯醇与明胶的质量比为(0.05～2)：1；
所述植酸与苯胺的质量比为(1～5)：1；
所述过硫酸铵与苯胺的质量比为(0.2～5)：1。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述植酸、苯胺和过硫酸铵中的一种或多种通过溶液的形式加入体系中；
植酸溶液的质量浓度为45wt％～55wt％；
苯胺溶液的质量浓度为99.0％～99.9％；
过硫酸铵溶液的浓度为1～1.5M。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻的温度为-20～-30℃；
所述冷冻的时间为10～24h；
所述除杂的方式包括在水中浸泡除杂；
所述置于的时间为48～72h；
所述银纳米粒子与聚乙烯醇的质量比为(0.001～0.01)：1；
所述银纳米粒子溶液的浓度为0.05～0.5M。
10.权利要求1～5任意一项所述的复合水凝胶或权利要求6～9任意一项所述的制备方法所制备的复合水凝胶在医用材料中的应用。
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