CN114225101A - 一种纳米复合水凝胶敷料及其制备方法和应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种纳米复合水凝胶敷料及其制备方法和应用,该方法以聚醚F127高分子水溶液作为反应介质,按照一定比例加入植酸钠和氯化铜;在冰水浴环境下,通过磷酸根与铜离子的配位组装策略,植酸铜逐步成核、生长,均匀分散在F127水溶液中;最后将反应体系的pH调节至中性,并通过水浴加热使反应液逐渐转变成凝胶状态,即制备得到纳米复合水凝胶。本发明中所提出的纳米复合水凝胶敷料,制备方法绿色环保,原料安全,成本低廉。该方法制得的水凝胶敷料具有优异的力学性能和生物活性。纳米复合水凝胶优异的温敏、可注射和自愈合性确保其能够应用于复杂的创面环境。

Description

一种纳米复合水凝胶敷料及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于可降解生物医用材料技术领域,具体涉及一种纳米复合水凝胶敷料及其制备方法和应用。
背景技术
健康的皮肤是一种有效的屏障,能够保护内脏器官免受病原体侵袭,紫外线辐射和其他外部威胁。然而目前大面积的皮肤烧伤、严重创伤性损伤、手术创伤或慢性疾病如糖尿病创面,仍然是具有的挑战性的临床问题。开放、潮湿、含渗出液的伤口为细菌定植提供了合适的环境,细菌感染是造成伤口愈合过程延迟的主要因素。此外,宿主的炎症反应是对损伤的一种局部保护性反应,对伤口部位的感染控制至关重要。然而通常伤口感染时,机体会诱导大量免疫细胞在此聚集,产生过量的活性氧,造成过度氧化应激,从而使伤口进入持续炎症阶段。因此,开发兼具抗菌和抗氧化功能的创面敷料将促进伤口的快速愈合。
具有网络结构的水凝胶是一类高度亲水的生物材料,具有高的表面体积比、结构可控性和模拟自然组织的特点,可作为理想的创面敷料。水凝胶优异的保水能力使其能够吸收创面渗出物,防止感染的进一步扩散,同时保持创面部位的湿润,有利于创面愈合。除上述优点外,具有抗氧化和抗菌功能的水凝胶还可以清除伤口中多余的活性氧,治疗伤口感染,加速伤口愈合。与静脉注射相比,通过可注射水凝胶进行局部给药可将功能成分(如抗菌剂)直接递送至感染部位,将增加生物利用度,同时防止全身系统毒性。
近年来开发的抗菌水凝胶通常采用负载抗生素的策略以防止创面细菌感染。然而,抗生素的过度使用导致了细菌的耐药性,耐药菌株激增导致的死亡率上升已成为一个重大的公共卫生问题。此外,皮肤损伤容易产生炎症反应,导致伤口部位过量产生活性氧(ROS),严重地阻碍创面愈合。因此,具有抗菌和清除活性氧的新型功能化水凝胶的开发势在必行。
发明内容
为解决现有技术中创面微环境面临的细菌感染和高活性氧(ROS)的问题,本发明提供一类新型的基于植酸铜纳米粒的水凝胶敷料,并提供该类水凝胶敷料的制备方法。
本发明的第一个目的在于提供一种纳米复合水凝胶敷料的制备方法。通过简单的“一锅法”制备具有温度敏感性、可注射性、自愈性和抗氧化性的纳米复合水凝胶。
本发明的第二个目的在于提供一种纳米复合水凝胶敷料,实现持续有效的杀灭细菌并促进感染创面愈合的作用。
本发明的第三个目的在于提供一种纳米复合水凝胶的应用,作为感染创面愈合用创面敷料中的应用。
为达到上述目的,本发明采用以下技术方案予以实现:
一种纳米复合水凝胶敷料的制备方法,包括以下步骤:
将F127溶解作为反应介质,加入植酸钠、二价金属盐进行搅拌,进行金属配位组装反应过程制备得到复合的反应体系;
调节所述反应体系的pH,将反应体系加热实现溶胶凝胶转变,制得负载植酸盐的纳米复合水凝胶敷料。
作为本发明的进一步改进,所述二价金属盐为氯化铜、六水合硝酸锌或七水合硫酸亚铁。优选所述二价金属盐为氯化铜。
作为本发明的进一步改进,所述将F127溶解作为反应介质,具体是将F127加入水中,超声震荡后于0℃存放,直至完全溶解。
作为本发明的进一步改进,所述二价金属盐为氯化铜,所述氯化铜与植酸钠的摩尔比为3:1。
作为本发明的进一步改进,所述配位组装反应过程条件为:
在温度为0℃冰水浴,反应时间为30~60分钟。
作为本发明的进一步改进,所述F127在反应体系中的质量浓度为22%,植酸钠在反应体系中的质量浓度为0.5%~2.0%。
作为本发明的进一步改进,所述将反应体系加热实现溶胶凝胶转变的方法为:加入NaOH溶液调节反应体系pH为7~7.4,并在35~40℃水浴条件下加热实现凝胶化。
一种纳米复合水凝胶敷料,其特征在于,由所述的制备方法制得。
一种所述的制备方法制得的纳米复合水凝胶敷料在作为感染创面愈合用创面敷料中的应用。
与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:
本发明针对创面微环境面临的细菌感染和高活性氧(ROS)的问题,提供了一种纳米复合水凝胶敷料的制备方法。该实验方法采用F127作为反应介质,并将植酸钠水溶液、氯化铜溶液依次滴加F127的水溶液中。采用原位的配位组装策略,开发的新型生物活性抗氧化抗菌水凝胶敷料结合了天然小分子植酸钠和二价金属(如Cu2+)离子的优点,目前尚未见专利报道。其中聚合物Planick F127具有良好的生物相容性,作为水凝胶基体;Cu2+具有广泛的抗菌作用;植酸钠具有抗氧化活性,能有效清除创面处的自由基。在低温环境下,Cu2+与植酸钠通过原位金属络合作用生成植酸铜纳米颗粒。当温度升高时体系转变为凝胶状,即制备出一种生物活性抗氧化抗菌的水凝胶创面敷料。本发明的制备方法简单,操作便捷,所使用的化学合成条件温和、原料成本低廉且生物安全性较好。实验结果表明:该方法制得的生物活性的抗氧化抗菌是凝胶敷料具有优异的温敏性、可注射性和自愈合性,表现出良好的生物相容性、抗菌性以及促进创面愈合的作用。
本发明还具有以下优点:
(1)本发明所使用的植酸钠是天然来源的抗氧化剂,具有廉价、安全的特点,并能调控创面的氧化微环境。
(2)本发明采用“一锅法”制备,基于植酸钠与Cu2+的络合作用将原位形成的植酸铜纳米颗粒均匀地锚定在F127水凝胶基质中。这种策略不仅解决了传统纳米复合凝胶中纳米粒难以均匀分散的问题,还赋予水凝胶优异的抗氧化抗菌特性。
(3)本发明制备的纳米复合水凝胶可作为Cu2+缓释的储层,使Cu2+随着水凝胶的降解逐步释放,不仅能发挥良好的抗菌能力,还能有效规避Cu2+突释造成的潜在毒性。
(4)本发明中制备的纳米复合水凝胶敷料具有温敏性、可注射性和自愈合性,便于在创面部位使用;同时该纳米复合水凝胶具有优异的抗菌性能和抗氧化能力,能够促进感染创面修复。
本发明中所提出的纳米复合水凝胶敷料,制备方法绿色环保,原料安全,成本低廉。该方法制得水凝胶辅料具有优异的力学性能和生物活性。对于感染创面,该水凝胶能够缓解内源性ROS,同时消除创面细菌感染,从而进一步加速创面再生,因此该纳米复合水凝胶敷料对于感染性创面的治疗有着很好的应用潜力。
附图说明
图1是本发明制备的纳米复合水凝胶的合成过程示意图。
图2是本发明制备的纳米复合水凝胶的TEM图像(图2A,B);纳米复合水凝胶的SEM图像(图2C,D);纳米复合水凝胶的X-射线能谱分析(图2E)。
图3是本发明制备的纳米复合水凝胶的流变力学性质。
图4是本发明制备的纳米复合水凝胶利用DPPH进行检测的抗氧化性质评价。
图5是本发明制备的纳米复合水凝胶的体外抗菌性能。
图6是本发明制备的纳米复合水凝胶对促进多药耐药菌感染伤口愈合的作用。
具体实施方式
将无机纳米粒子引入水凝胶网络结构中,不仅可以产生结构多样性,还可以实现功能多样性。水凝胶的三维网络结构有利于纳米粒子的分散,同时纳米粒子的应用安全性也得到提高。水凝胶网络不仅可以作为纳米粒子的存储空间,还可以作为纳米粒子成核和生长的纳米反应器。在应用的过程中,纳米颗粒可通过扩散或水凝胶降解而释放,从而发挥持续有效的抗菌作用。抗菌作用的无机离子主要包括银、锌、铜等。铜离子作为人体必需的微量金属元素,除具有抗菌活性外,还在血管生成、皮肤再生和软骨再生中发挥重要作用。因此本发明选择将铜离子作为抗菌成分纳入到水凝胶中。
另一方面,皮肤损伤容易产生炎症反应,导致伤口部位过量产生活性氧,阻碍创面组织的再生。因此,理想的创面敷料还应具有一定的清除活性氧的能力。植酸钠是一种从植物中提取的绿色物质,具有抗氧化活性,能有效清除DPPH自由基,大大降低脂质过氧化。此外,植酸钠分子结构中的磷酸基对金属离子具有较强的络合能力,可以通过金属配位组装策略制备多功能的杂化纳米颗粒。因此,我们选择植酸钠作为抗氧化成分。聚合物PlanickF127具有良好的生物相容性,是一种合适的药物传递介质。本发明采用F127作为水凝胶基体。在F127水溶液中,Cu2+与植酸钠在低温下协同形成植酸铜纳米颗粒,温度升高时体系转变成凝胶状态。本发明结合天然小分子和无机金属离子的优点,采用原位的配位组装策略,开发新型生物活性抗氧化抗菌水凝胶敷料将是促进伤口愈合的有效途径。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述:
本发明致力于制备一种具有生物活性抗氧化抗菌的水凝胶创面敷料,用于治疗伤口感染和促进创面修复。
所使用的的原料中,植酸钠是一种从植物中提取的天然成分,具有优异的抗氧化活性。同时,植酸钠分子结构中的磷酸基对金属离子具有较强的络合能力,可通过配位驱动自组装策略与金属离子构建纳米杂化材料。铜离子是人体必需的微量金属元素,具有优异的抗菌活性,同时在血管生成、皮肤再生方面发挥重要作用,因此将选择铜离子与植酸钠进行组装。聚合物Planick F127是一种由聚氧乙烯PEO和聚丙乙烯PPO组成的三嵌段聚合物(PEO-PPO-PEO),其水凝胶溶液具有独特的温敏性和良好的生物相容性。在本发明中,F127水溶液作为反应介质,一定比例的氯化铜和植酸钠与F127水溶液混合。在低温环境下,F127水溶液保持液态,利用磷酸配位驱动的自组装策略,Cu2+与植酸钠原位构建了杂化纳米颗粒。当温度升高时体系转变为具有三维结构的凝胶状,即制备出一种生物活性抗氧化抗菌的水凝胶创面敷料。
本发明该方法以聚醚F127高分子水溶液作为反应介质,按照一定比例加入植酸钠和氯化铜;在冰水浴环境下,通过磷酸根与铜离子的配位组装策略,植酸铜逐步成核、生长,均匀分散在F127水溶液中;最后将反应体系的pH调节至中性,并通过水浴加热使反应液逐渐转变成凝胶状态,即制备得到纳米复合水凝胶。本发明中所提出的纳米复合水凝胶敷料,制备方法绿色环保,原料安全,成本低廉。该方法制得的水凝胶敷料具有优异的力学性能和生物活性。纳米复合水凝胶优异的温敏、可注射和自愈合性确保其能够应用于复杂的创面环境。同时,该水凝胶能够缓解内源性ROS,消除创面细菌感染,从而进一步加速创面再生,因此该纳米复合水凝胶敷料对于感染性创面的治疗有着很好的应用前景。
如图1所示,本发明的制备方法具体包括以下步骤:
1)F127水溶液的制备。在西林瓶中加入9mL纯水与2.2g F127,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸铜纳米粒的制备。将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,加入不同浓度500μL的植酸钠,按照植酸钠浓度由低到高的顺序将溶液标记为样品A、B、C、D。随后分别加入500μL的不同浓度的氯化铜水溶液,氯化铜与植酸钠的摩尔比为3:1。A、B、C、D样品中植酸钠最终浓度分别为0%、0.5%、1.0%、2.0%,F127最终浓度为22%。连续搅拌50min后,用1M的NaOH溶液将反应体系pH调至7.0~7.4。
3)纳米复合水凝胶的制备。将反应体系温度提高到37℃时,溶液转变为凝胶状态,即得到植酸铜不同负载量的纳米复合水凝胶敷料,分别命名为FSPCu-0、FSPCu-1、FSPCu-2和FSPCu-3。
其中,原料的结构式为:
Figure BDA0003429690550000081
基于上述方法,本申请制备了一种原位形成的植酸铜纳米颗粒-F127聚合物纳米复合水凝胶。该纳米复合水凝胶兼具温度敏感性、可注射性和自愈合能力,适应各种创面形状。通过配位自组装构建的植酸铜纳米颗粒赋予了水凝胶支架良好的抗氧化和抗菌性能,而具有良好生物相容性的F127水凝胶基质作为局部治疗的载体能够实现植酸与Cu2+的缓慢释放,从而降低Cu2+的潜在毒性。纳米复合水凝胶能有效抑制细菌感染,改善创面微环境,促进伤口愈合和组织重塑的级联效应。因此,纳米复合水凝胶的成功制备和应用为开发治疗局部细菌感染的多功能水凝胶提供了一种简单有效的新策略。
原理为:植酸铜纳米粒是由植酸钠中丰富的磷酸根,作为有机配体和Cu离子不断重复配位自组装而形成的。低温状态下的F127水溶液是植酸铜纳米粒成核的基质。F127共聚物分子内具有一定比例的疏水和亲水基团,由于外界温度的升高影响了基团的疏水作用、分子链之间的氢键作用,从而使胶束发生聚集,形成胶束网络结构,宏观表现为凝胶。
其中,所述配位组装反应过程条件为:
在温度为0℃冰水浴,反应时间为30~60分钟。具体时间可以根据本领域技术人员的实验要求进行改变,例如30分钟,40分钟,50分钟,60分钟等,或者40~50分钟。
优选地,F127在反应体系中的质量浓度为22%,植酸钠在反应体系中的质量浓度分别为0.5%~2.0%。其中植酸钠在反应体系中的质量浓度可以为0.5%、1.0%、1.5%、2.0%等,还可以选择1%~2.0%。
所述将反应体系加热实现溶胶凝胶转变的方法为:加入NaOH溶液调节反应体系pH为中性,如pH为7~7.4,实际操作可以选择pH为7、7.1、7.2、7.4等,并在35~40℃水浴条件下加热实现凝胶化。水浴条件可以为35、36、37、38、39、40℃等。
为了更好的理解本发明,下面结合具体实施方式对本发明进行详细说明,但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸铜纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(100mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含21.8mg的氯化铜水溶液,继续搅拌50min。氯化铜与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为0.5%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸铜的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPCu-1。
实施例2
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸铜纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(200mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含43.6mg的氯化铜水溶液,继续搅拌50min。氯化铜与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为1.0%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸铜的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPCu-2。
实施例3
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸铜纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(400mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含87.3mg的氯化铜水溶液,继续搅拌50min。氯化铜与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为2.0%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸铜的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPCu-3。
实施例4
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸锌纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(100mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含48.3mg的六水合硝酸锌水溶液,继续搅拌50min。六水合硝酸锌与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为0.5%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶敷料的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸锌的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPZn-1。
实施例5
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸锌纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(200mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含96.6mg的六水合硝酸锌水溶液,继续搅拌50min。六水合硝酸锌与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为0.5%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶敷料的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸锌的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPZn-2。
实施例6
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸亚铁纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(100mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含45.1mg的七水合硫酸亚铁水溶液,继续搅拌50min。七水合硫酸亚铁与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为0.5%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶敷料的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸亚铁的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPFe-1。
实施例7
1)F127水溶液的制备:将2.2g F127加入到9mL水溶液中,超声振荡后置于0℃冰箱过夜,直至完全溶解。
2)植酸亚铁纳米粒的制备:将F127水溶液置于冰水浴环境中进行搅拌,滴加500μL(200mg/mL)的植酸钠。搅拌均匀后加入500μL含90.2mg的七水合硫酸亚铁水溶液,继续搅拌50min。七水合硫酸亚铁与植酸钠的摩尔比为3:1。样品中植酸钠最终浓度为0.5%,F127最终浓度为22%。
3)纳米复合水凝胶敷料的制备:用1M的NaOH溶液将反应体系的pH调至7.4。在37℃水浴加热,使反应体系逐渐变为凝胶状态,即得到负载植酸亚铁的纳米复合水凝胶敷料,命名为FSPFe-2。
本发明制得的纳米复合水凝胶敷料具有优异的温敏、可注射和自愈合性质,在体外和体内的研究中表现出良好的抗菌性能、抗氧化能力,能够促进感染创面的愈合,下面结合实验数据详细分析。
图2是本发明制备的纳米复合水凝胶的TEM图像(图2A,B);纳米复合水凝胶的SEM图像(图2C,D);纳米复合水凝胶的X-射线能谱分析(图2E)。水凝胶的TEM结果表明,粒径约为5nm的植酸铜纳米颗粒均匀分布在水凝胶基体中。将纳米复合水凝胶冷冻干燥后进行SEM分析,可以看出纳米复合水凝胶呈现出典型的三维联通的多孔结构。为了确定纳米颗粒的组成,纳米复合水凝胶的X-射线能谱结果显示水凝胶中含有Cu和P元素,证明植酸铜的存在。
图3是本发明制备的纳米复合水凝胶的流变力学性质。不同温度下的存储模量(G’)和损耗模量(G”)的扫描结果可以看出,在低温下,代表弹性行为的G’小于代表粘性行为的G”,说明纳米复合水凝胶在低温下是溶胶。随着温度的升高,G’和G”均增大,但G’增大较快。在14℃时,G’-T曲线与G”-T曲线相交,相交点对应的温度为溶胶-凝胶转变温度。在此温度以上,G’大于G”,显示凝胶化。重复动态应变步进实验(=1%或1000%)来评价纳米复合水凝胶的自愈能力。由图3B可知,在大应变(1000%)作用下,纳米复合水凝胶的G’和G”均急剧下降,G”大于G’,表明水凝胶网络被破坏,变为溶胶状态。然而,当压力恢复到1%,G’,G”可以恢复到接近初始值,这行为是可逆的、可重复的循环测试过程中,表明纳米复合水凝胶可以动态地重构机械损伤后自我修复的能力。纳米复合水凝胶在37℃下,不同剪切速率下的粘度表明纳米复合水凝胶的黏度随剪切速率的增加而急剧下降,表明纳米复合水凝胶具有剪切稀化特性,证实了该水凝胶具有良好的可注射性。
图4是本发明制备的纳米复合水凝胶利用DPPH进行检测的抗氧化性质评价。结果显示,纳米复合水凝胶具有较好的抗氧化活性,且其抗氧化能力呈浓度依赖性。
图5是本发明制备的纳米复合水凝胶的体外抗菌性能。本研究分别以大肠杆菌和金黄色葡萄球菌代表革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌。经水凝胶共培养后,通过菌落形成计数评价制备的纳米水凝胶的抗菌活性。结果表明纯F127凝胶几乎没有抑菌作用,而纳米复合水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的杀灭率均超过99.99%,说明该水凝胶具有良好的抗菌活性。
图6是本发明制备的纳米复合水凝胶对促进多药耐药菌感染伤口愈合的作用。从照片可以看出,多重耐药菌感染后3天,3M膜、氨苄青霉素、FSPCu-0处理的创面感染严重,有淡黄色脓液渗出,而纳米复合水凝胶FSPCu-1处理后创面基本未受感染,创面面积明显减少,说明该纳米复合水凝胶有利于感染伤口的修复。
本发明中所制备的纳米复合水凝胶敷料,制备过程简单,原料安全低廉,制得的水凝胶辅料具有优异的温敏、可注射和自愈合性质。对于感染创面,该水凝胶能够缓解内源性ROS,同时消除创面细菌感染,进一步加速创面再生,因此该纳米复合水凝胶敷料对于感染性创面的治疗有着很好的应用潜力。
以上内容仅为说明本发明的技术思想,不能以此限定本发明的保护范围,凡是按照本发明提出的技术思想,在技术方案基础上所做的任何改动,均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:
将F127溶解作为反应介质,加入植酸钠、二价金属盐进行搅拌,进行金属配位组装反应过程制备得到复合的反应体系;
调节所述反应体系的pH,将反应体系加热实现溶胶凝胶转变,制得负载植酸盐的纳米复合水凝胶敷料。
2.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述二价金属盐为氯化铜、六水合硝酸锌或七水合硫酸亚铁。
3.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述二价金属盐为氯化铜。
4.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述将F127溶解作为反应介质,具体是将F127加入水中,超声震荡后于0℃存放,直至完全溶解。
5.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述二价金属盐为氯化铜,所述氯化铜与植酸钠的摩尔比为3:1。
6.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述配位组装反应过程条件为:
在温度为0℃冰水浴,反应时间为30~60分钟。
7.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述F127在反应体系中的质量浓度为22%,植酸钠在反应体系中的质量浓度为0.5%~2.0%。
8.根据权利要求1所述的纳米复合水凝胶敷料的制备方法,其特征在于,所述将反应体系加热实现溶胶凝胶转变的方法为:加入NaOH溶液调节反应体系pH为7~7.4,并在35~40℃水浴条件下加热实现凝胶化。
9.一种纳米复合水凝胶敷料,其特征在于,由权利要求1至8任一项所述的制备方法制得。
10.权利要求1至8任一项所述的制备方法制得的纳米复合水凝胶敷料在作为感染创面愈合用创面敷料中的应用。
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Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100239621A1 (en) * 2007-10-31 2010-09-23 Fujifilm Corporation Gel sheet and cosmetic preparation in sheet form using the same
CN105803771A (zh) * 2016-03-28 2016-07-27 西南大学 一种利用二价铜离子络合植酸制备功能棉织物的方法
US20170229725A1 (en) * 2014-08-12 2017-08-10 Council Of Scientific & Industrial Research Phytic acid based metallogel and applications thereof
CN107595878A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 青岛农业大学 一种壳聚糖‑植酸钠纳米颗粒及其制备方法和抑菌剂
CN109316372A (zh) * 2018-10-25 2019-02-12 广州华厦生物制药有限公司 植酸盐纳米微粒包覆的去渍复合摩擦剂及其制备方法与应用
CN111296479A (zh) * 2020-02-19 2020-06-19 太原理工大学 一种植酸钠-纳米银复合抗菌材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20100239621A1 (en) * 2007-10-31 2010-09-23 Fujifilm Corporation Gel sheet and cosmetic preparation in sheet form using the same
US20170229725A1 (en) * 2014-08-12 2017-08-10 Council Of Scientific & Industrial Research Phytic acid based metallogel and applications thereof
CN105803771A (zh) * 2016-03-28 2016-07-27 西南大学 一种利用二价铜离子络合植酸制备功能棉织物的方法
CN107595878A (zh) * 2017-09-07 2018-01-19 青岛农业大学 一种壳聚糖‑植酸钠纳米颗粒及其制备方法和抑菌剂
CN109316372A (zh) * 2018-10-25 2019-02-12 广州华厦生物制药有限公司 植酸盐纳米微粒包覆的去渍复合摩擦剂及其制备方法与应用
CN111296479A (zh) * 2020-02-19 2020-06-19 太原理工大学 一种植酸钠-纳米银复合抗菌材料的制备方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
TING-YU LIU等: "Preparation and characterization of thermal-sensitive ferrofluids for drug delivery application", 《JOURNAL OF MAGNETISM AND MAGNETIC MATERIALS》 *
YAO QI等: "A thermoreversible antibacterial zeolite-based nanoparticles loaded hydrogel promotes diabetic wound healing via detrimental factor neutralization and ROS scavenging", 《JOURNAL OF NANOBIOTECHNOLOGY》 *
沙如意等: "植酸/植酸钠在食品工业上的应用研究进展", 《现代食品科技》 *

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