CN114262408A

CN114262408A - 一种光响应降解水凝胶伤口敷料及其制备方法和应用

Info

Publication number: CN114262408A
Application number: CN202210054747.XA
Authority: CN
Inventors: 崔宁
Original assignee: Suzhou Ningrao Biotechnology Co ltd
Current assignee: Suzhou Ningrao Biotechnology Co ltd
Priority date: 2022-01-18
Filing date: 2022-01-18
Publication date: 2022-04-01

Abstract

本发明公开了一种光响应降解水凝胶伤口敷料及其制备方法和应用，该水凝胶伤口敷料包括柔性网络和刚性网络；所述柔性网络包括含多羧基的聚合物与金属离子，所述刚性网络包括含有1‑(2‑硝基)苯基乙基‑丙烯酸酯交联基团的聚丙烯酰胺网络，由于引入1‑(2‑硝基)苯基乙基‑丙烯酸酯作为交联基团，赋予水凝胶伤口敷料响应紫外光的快速降解行为，进而实现了水凝胶伤口敷料在二次换药过程中的快速降解。

Description

一种光响应降解水凝胶伤口敷料及其制备方法和应用

技术领域

本发明涉及一种光响应降解水凝胶伤口敷料及其制备方法和应用。

背景技术

生活/战场中急/慢性创伤，包括意外创伤、战伤、烧伤、烫伤、溃疡、辐射伤等，为非自愈合性创伤。临床上通常需要药物治疗结合创面护理。目前常见的创伤护理方式为纱布包扎，或将医用敷料贴合在伤口上，但会与伤口发生粘连，换药时的撕扯会造成巨大的疼痛并破坏新生肉芽组织。因此，针对非自愈合性急/慢性创伤患者因多次换药产生的疼痛的问题，设计开发避免换药疼痛的新型敷料是解决问题的有效途径。

中国专利CN109529101A提出了一种低功率紫外光响应的超快速降解强韧型水凝胶，其可在2min内实现超快速降解，有效的避免了换药疼痛和损伤。但是，该敷料需要额外吸收苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰基次膦酸盐溶液才具有光降解性能。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明在于提供一种光响应降解水凝胶伤口敷料及其制备方法和应用，该水凝胶敷料可实现紫外光响应降解，以更好的满足临床需求。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种光响应降解水凝胶伤口敷料，包括柔性网络和刚性网络；所述柔性网络包括含多羧基的聚合物与金属离子，所述刚性网络包括含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的聚丙烯酰胺网络。

作为优选，所述含多羧基的聚合物包括但不限于胶原、明胶、海藻酸钠、聚谷氨酸、透明质酸、羧甲基纤维素、羧基化聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖、聚丙烯酸。

作为优选，所述含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的化合物或高分子选自如下结构所示化合物或高分子中的一种或多种(n＝1～20000)：

一种光响应降解水凝胶伤口敷料的制备方法，包括如下步骤：将0.2～50％wt/v的含多羧基的聚合物溶于水中，并依次加入金属离子、丙烯酰胺、交联剂、热引发剂，促进剂、以及抗菌、抗炎和促伤口愈合的药物，混合均匀后置于模具中，并于50℃～80℃下加热后形成强韧性水凝胶伤口敷料；其中，所述金属离子与所述含多羧基的聚合物的摩尔比为1:(2-1000)，所述丙烯酰胺与所述含多羧基的聚合物的质量比为(1～20):1，所述交联剂与所述丙烯酰胺的摩尔比为1:(10-10000)，所述热引发剂与所述丙烯酰胺摩尔比为1:(50-10000)，所述促进剂与所述丙烯酰胺的摩尔比为1:(100-10000)。

作为优选，所述金属离子包括但不限于钙离子、镁离子、亚铁离子、铜离子、钡离子、锶离子、铝离子或铁离子中的任意一种。

作为优选，所述交联剂选自如下结构所示化合物或高分子中的一种或多种(n＝1～20000)：

作为优选，所述热引发剂包括但不限于2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的任意一种。

作为优选，所述促进剂包括但不限于N，N，N，N-四甲基乙二胺；所述含多羧基的聚合物包括但不限于胶原、明胶、海藻酸钠、聚谷氨酸、透明质酸、羧甲基纤维素、羧基化聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖、聚丙烯酸。

作为优选，所述敷料响应紫外光的波长范围为190～400nm。

上述所述的光响应降解水凝胶伤口敷料在皮肤损伤修复及无痛换药上的应用。

综上所述，本发明具有以下有益效果：

本发明的伤口敷料由柔性网络和刚性网络两部分组成，柔性网络包括含多羧基的聚合物与金属离子，刚性网络包括含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的聚丙烯酰胺网络。由于引入1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团，赋予其响应紫外光的快速降解行为，进而实现了水凝胶伤口敷料在二次换药过程中的快速降解(在不加任何光引发剂或光降解剂的前提下)，降解时间为0.5～5min。同时可携带水溶性药物、生物活性因子、缓释载体等赋予水凝胶伤口敷料抗菌、抗炎、促愈合等功能。该水凝胶伤口敷料经过热聚合一步法制成，工艺简单，反应条件温和，制备效率高。由于本发明具有良好生物相容性，在皮肤损伤修复方面表现出极大的优势。

附图说明

图1为聚丙烯酰胺基多功能水凝胶的表面形貌。

具体实施方式

本发明对现有的水凝胶的光降解性能进行了技术升级，将紫外响应的化学基团设计在水凝胶结构中，设计开发在无需任何添加剂的辅助下即可实现紫外光响应降解的水凝胶敷料，以更好的满足临床需求。具体如下所述：

本实施例公开了一种光响应降解水凝胶伤口敷料，包括柔性网络和刚性网络；柔性网络包括含多羧基的聚合物与金属离子，刚性网络包括含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的聚丙烯酰胺网络，敷料响应紫外光的波长范围为190～400nm；其中，含多羧基的聚合物包括但不限于胶原、明胶、海藻酸钠、聚谷氨酸、透明质酸、羧甲基纤维素、羧基化聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖、聚丙烯酸。含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的化合物或高分子选自如下结构所示化合物或高分子中的一种或多种(n＝1～20000)：

1-(4-(4-(烯丙氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯

1-(4-(4-((2-丙烯酰胺乙基)氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯

1-(4-(4-((2-((2-丙烯酰胺乙基)二硫烷基)乙基)氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯

1-(4-(4-((2-((2-丙烯酰胺乙基)氨基)乙基)氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯

1-(4-(4-((2-(2-(丙烯酰氧基)乙氧基)乙基)氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯

1-(4-(4-((2-(2-丙烯酰胺乙氧基)乙基)氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯

2-(2-丙烯酰胺乙氧基)乙基4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酸酯

(((((乙烷-1,2-二基双(氮杂二基))双(4-氧代丁烷-4,1-二基))双(氧基))双(5-甲氧基

-2-硝基-4,1-亚苯基))双(乙烷-1,1-二基)二丙烯酸酯

(((((氧双(乙烷-2,1-二基))双(氮杂二基))双(4-氧代丁烷-4,1-二基))双(氧))双(5-甲氧基-2-硝基-4,1-亚苯基))双(乙烷-1,1-二基)二丙烯酸酯

氧双(乙烷-2,1-二基)双(4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酸酯)

2-(2-(4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酰氨基)乙氧基)乙基4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基)-5-硝基苯氧基)丁酸酯

(((((二硫烷二基双(乙烷-2,1-二基))双(氮杂二基))双(4-氧代丁烷-4,1-二基))双(氧基))双(5-甲氧基-2-硝基-4,1-亚苯基))双(乙烷-1,1-二基)二丙烯酸酯

((((((氮杂二基双(乙烷-2,1-二基))双(氮杂二基))双(4-氧代丁烷-4,1-二基))双(氧))双(5-甲氧基-2-硝基-4,1-亚苯基))双(乙烷-1,1-二基)二丙烯酸酯

2-(2-(4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酰氨基)乙氧基)乙基4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基)-5-硝基苯氧基)丁酸酯。

本实施例还公开了上述光响应降解水凝胶伤口敷料的制备方法，包括如下步骤：将0.2～50％wt/v的含多羧基的聚合物溶于水中，并依次加入金属离子、丙烯酰胺、交联剂、热引发剂，促进剂、以及抗菌、抗炎和促伤口愈合的药物，混合均匀后置于模具中，并于50℃～80℃下加热后形成强韧性水凝胶伤口敷料；其中，金属离子与含多羧基的聚合物的摩尔比为1:(2-1000)，丙烯酰胺与含多羧基的聚合物的质量比为(1～20):1，交联剂与丙烯酰胺的摩尔比为1:(10-10000)，热引发剂与丙烯酰胺摩尔比为1:(50-10000)，促进剂与丙烯酰胺的摩尔比为1:(100-10000)。

在一些实施方式中，金属离子包括但不限于钙离子、镁离子、亚铁离子、铜离子、钡离子、锶离子、铝离子或铁离子中的任意一种。

在一些实施方式中，交联剂选自如下结构所示化合物或高分子中的一种或多种(n＝1～20000)，具体的交联剂参见上述所述的含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团。

在一些实施方式中，热引发剂包括但不限于2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的任意一种。

在一些实施方式中，促进剂包括但不限于N，N，N，N-四甲基乙二胺。

具体实施例：

实施例1：将1.2g丙烯酰胺、0.005g1-(4-(4-((2-(2-(4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酰氨基)乙氧基)乙基)氨基)-4-氧代丁氧基)-2-硝基苯基)丙烯酸乙酯、0.03g过硫酸铵和20ul四甲基乙二胺分散于10ml水中，然后置于60℃下加热1h形成凝胶，置于潮湿环境放置过夜，将上述凝胶从模具中取出，用PBS冲洗表面得到聚丙烯酰胺基多功能型水凝胶，其形貌如图1所示，降解时间约70s。

实施例2：将0.2g聚谷氨酸、0.02g无水硫酸钙、1.5g丙烯酰胺、0.036g1-(4-(4-(烯丙氨基)-4-氧代丁氧基)-5-甲氧基-2-硝基苯基)乙基丙烯酸酯、0.001g过硫酸铵和8ul四甲基乙二胺分散于10ml水中，然后置于80℃下加热0.5h形成凝胶，置于潮湿环境放置过夜，将上述凝胶从模具中取出，用PBS冲洗表面得到PGA基多功能型水凝胶，其降解时间约85s。

实施例3：将0.3g透明质酸、0.05g无水硫酸镁、0.8g丙烯酰胺、0.01g2-(2-(4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酰氨基)乙氧基)乙基4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基)-5-硝基苯氧基)丁酸酯、0.005g过硫酸铵和5ul四甲基乙二胺分散于10ml水中，然后置于70℃下加热2.5h形成凝胶，置于潮湿环境放置过夜，将上述凝胶从模具中取出，用PBS冲洗表面得到透明质酸基多功能型水凝胶，其降解时间约73s。

实施例4：将0.15g羧甲基纤维素、0.01g无水硫酸锶、2g丙烯酰胺、0.006g((((((氮杂二基双(乙烷-2,1-二基))双(氮杂二基))双(4-氧代丁烷-4,1-二基))双(氧))双(5-甲氧基-2-硝基-4,1-亚苯基))双(乙烷-1,1-二基)二丙烯酸酯(n＝2000)、0.005g过硫酸钠和2ul四甲基乙二胺分散于10ml水中，然后置于55℃下加热8h形成凝胶，置于潮湿环境放置过夜，将上述凝胶从模具中取出，用PBS冲洗表面得到纤维素基多功能型水凝胶，其降解时间约130s。

实施例5：将0.4g聚丙烯酸、0.07g无水硫酸铜、1.5g丙烯酰胺、0.2g2-(2-(4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基-5-硝基苯氧基)丁酰氨基)乙氧基)乙基4-(4-(1-(丙烯酰氧基)乙基)-2-甲氧基)-5-硝基苯氧基)丁酸酯(n＝20000)、0.005g过硫酸钠和10ul四甲基乙二胺分散于10ml水中，然后置于67℃下加热1.2h形成凝胶，置于潮湿环境放置过夜，将上述凝胶从模具中取出，用PBS冲洗表面得到聚丙烯酸基多功能型水凝胶，其降解时间约240s。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。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前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，包括柔性网络和刚性网络；所述柔性网络包括含多羧基的聚合物与金属离子，所述刚性网络包括含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的聚丙烯酰胺网络。

2.权利要求1所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述含多羧基的聚合物包括但不限于胶原、明胶、海藻酸钠、聚谷氨酸、透明质酸、羧甲基纤维素、羧基化聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖、聚丙烯酸。

3.权利要求1或2所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述含有1-(2-硝基)苯基乙基-丙烯酸酯交联基团的化合物或高分子选自如下结构所示化合物或高分子中的一种或多种(n＝1～20000)：

4.一种光响应降解水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：将0.2～50％wt/v的含多羧基的聚合物溶于水中，并依次加入金属离子、丙烯酰胺、交联剂、热引发剂，促进剂、以及抗菌、抗炎和促伤口愈合的药物，混合均匀后置于模具中，并于50℃～80℃下加热后形成强韧性水凝胶伤口敷料；其中，所述金属离子与所述含多羧基的聚合物的摩尔比为1:(2～1000)，所述丙烯酰胺与所述含多羧基的聚合物的质量比为(1～20):1，所述交联剂与所述丙烯酰胺的摩尔比为1:(10～10000)，所述热引发剂与所述丙烯酰胺摩尔比为1:(50～10000)，所述促进剂与所述丙烯酰胺的摩尔比为1:(100～10000)。

5.权利要求4所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述金属离子包括但不限于钙离子、镁离子、亚铁离子、铜离子、钡离子、锶离子、铝离子或铁离子中的任意一种。

6.权利要求5所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述交联剂选自如下结构所示化合物或高分子中的一种或多种(n＝1～20000)：

7.权利要求6所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述热引发剂包括但不限于2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵中的任意一种。

8.权利要求7所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述促进剂包括但不限于N，N，N，N-四甲基乙二胺；所述含多羧基的聚合物包括但不限于胶原、明胶、海藻酸钠、聚谷氨酸、透明质酸、羧甲基纤维素、羧基化聚乙烯醇、羧甲基壳聚糖、聚丙烯酸。

9.权利要求8所述的光响应降解水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述敷料响应紫外光的波长范围为190～400nm。

10.权利要求1～9任一项所述的光响应降解水凝胶伤口敷料在皮肤损伤修复及无痛换药上的应用。