CN114262450A - 一种新型抗菌水凝胶、生物医用水凝胶及制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及生物医用新材料领域，尤其涉及一种新型抗菌水凝胶、生物医用水凝胶及制备方法和应用；所述水凝胶是通过所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖交联形成的；所述生物医用水凝胶的原料包括：壳聚糖衍生物，氧化葡聚糖，维生素和积雪草苷；所述制备方法包括：分别得到壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷；分别将各原料配制成溶液；将壳聚糖衍生物溶液、氧化葡聚糖溶液、维生素C溶液和积雪草苷溶液按照预设比例进行混合，后静置，得到生物医用水凝胶；所述应用包括：将抗菌凝胶用于皮肤创面修复用药物的承载体中；利用壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖之间发生的席夫碱反应形成多孔结构水凝胶，得到复合功能的医用水凝胶。
Description
技术领域
本申请涉及生物医用新材料领域，尤其涉及一种新型抗菌水凝胶、生物医用水凝胶及制备方法和应用。
背景技术
皮肤创伤是指由物理、化学或生理等因素，所导致的皮肤正常组织结构及功能的破坏。时至今日，皮肤创伤仍是威胁人类健康及经济发展的主要因素之一。据估计，在发达国家，1％～2％的人患有或患过慢性难愈性创面，并且由创伤所带来的直接经济损失高达67亿美元，时至今日仍在不断攀升。
皮肤创伤的愈合过程大致可分为三个时期：炎症期、增殖期和重塑期；其中，炎症期的主要过程包括对细胞碎片和创面微生物的清除；增殖期的主要过程包括成纤维细胞和角质形成细胞的增殖及迁移、微血管的再生和胶原的合成等；重塑期的主要过程包括创面多余成纤维细胞和免疫细胞等的凋亡、胶原蛋白的降解及重塑等；现有针对的皮肤创伤可用创面敷料进行覆盖，以保证皮肤创伤的愈合；而良好的创面敷料需满足以下条件：
(1)具有一定的抗菌作用；
(2)促进细胞的增殖；
(3)维持湿润的愈合环境；
其中，生物医用水凝胶是一类良好的皮肤创伤敷料，因其具有多孔的结构，可搭载多种不同功能的药物以实现抗菌、促愈合及抗瘢痕的效果，并的能维持创面湿润愈合环境。但目前市场上现有的用于皮肤创面修复的医用水凝胶大多仅有抗菌功能或促进细胞增殖功能，存在功能单一的问题，因此如何提供复合功能的医用水凝胶，是目前继续亟需解决的技术问题。
发明内容
本申请提供了一种新型抗菌水凝胶、生物医用水凝胶及制备方法和应用，以解决现有技术中的医用水凝胶功能单一的技术问题。
第一方面，本申请提供了一种新型抗菌水凝胶，所述水凝胶的原料包括壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖，所述水凝胶是通过所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖交联形成的。
可选的，所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖的质量浓度之比为2～7∶3～8。
可选的，所述壳聚糖衍生物的结构通式如式1所示，
其中，n≥2。
可选的，所述壳聚糖衍生物为壳聚糖的羟基和氨基分别与笏甲氧羰酰基-6-氨基己酸-酰氯发生酯化和酰基化反应后得到的产物。
可选的，所述氧化葡聚糖的结构通式如式2所示，
其中，n≥2。
第二方面，本申请提供了一种生物医用水凝胶，所述生物医用水凝胶基于第一方面所述的抗菌水凝胶制备而成；以重量份数计，所述生物医用水凝胶的原料包括：
壳聚糖衍生物：10～90份，氧化葡聚糖：10～90份，维生素：0.001～0.02份和积雪草苷：0.001～0.02份。
第三方面，本申请提供了一种制备如第二方面所述的生物医用水凝胶的方法，所述方法包括：
分别得到壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷；
分别将壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷配制成溶液；
将所述壳聚糖衍生物溶液、所述氧化葡聚糖溶液、所述维生素C溶液和所述积雪草苷溶液按照预设比例进行混合，后静置，得到具有促进创面修复和瘢痕生成功效的生物医用水凝胶。
可选的，所述壳聚糖衍生物溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述氧化葡聚糖溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述维生素C溶液的浓度为1g/～3g/L，所述积雪草苷溶液的浓度为1g/L～3g/L。
可选的，所述预设比例为所述壳聚糖衍生物溶液：所述氧化葡聚糖溶液：所述维生素C溶液：所述积雪草苷溶液＝20～70∶30～80∶0.002～0.01∶0.005～0.02。
第四方面，本申请提供了一种新型抗菌水凝胶的应用，将第一方面所述的抗菌凝胶用于皮肤创面修复用药物的承载体中。
本申请实施例提供的上述技术方案与现有技术相比具有如下优点：
本申清实施例提供的一种新型抗菌水凝胶，利用壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖之间发生的席夫碱反应形成水凝胶，可提供大量的多孔结构，同时壳聚糖衍生物相比壳聚糖本身具有更多的氨基，从而能更快和更紧密的吸附细菌，使细菌的细胞壁和细胞膜结构发生破坏，内容物流出而死亡，实现抗菌效果，再通过在多孔结构中匹配适用于促进细胞增殖的药物，可实现抗菌水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存，进而实现医用水凝胶的复合功能。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的方法的流程示意图；
图2为本申请实施例提供的抗菌水凝胶的成胶原理示意图；
图3为本申请实施例提供的配方1所得生物医用水凝胶的产品示意图；
图4为本申请实施例提供的配方2所得生物医用水凝胶的产品示意图；
图5为本申请实施例提供的配方3所得生物医用水凝胶的产品示意图；
图6为本申请实施例提供的配方1所得生物医用水凝胶的扫描电镜示意图；
图7为本申请实施例提供的配方2所得生物医用水凝胶的扫描电镜示示意图；
图8为本申请实施例提供的配方3所得生物医用水凝胶的扫描电镜示示意图；
图9为本申请实施例提供的生物医用水凝胶的体外大肠杆菌生物膜清除能力检测结果示意图；
图10为本申请实施例提供的生物医用水凝胶的体外金黄色葡萄球菌生物膜清除能力检测结果示意图；
图11为本申请实施例提供的生物医用促进大鼠皮肤创面修复功能的检测的结果示意图；
其中，HG-1对应由配方1所得的生物医用凝胶，HG-2对应由配方2所得的生物医用凝胶，HG-3对应由配方3所得的生物医用凝胶。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请一个实施例中，提供一种新型抗菌水凝胶，所述水凝胶的原料包括壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖，如图2所示，所述水凝胶是通过所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖交联形成的。
在一些可选的实施方式中，所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖的质量浓度之比为2～7∶3～8。
本申请中，壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖的质量浓度之比为2～7∶3～8的积极效果是在该浓度之比的范围内，能保证壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖充分发生席夫碱反应形成水凝胶；当比例的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是过高的比例说明壳聚糖衍生物过多，将导致反应充分后，有壳聚糖衍生物残留，原料利用不充分，当比例的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是过低的比例说明氧化葡聚糖过多，将导致反应充分后，有氧化葡聚糖残留，说明原料利用不充分。
在一些可选的实施方式中，所述壳聚糖衍生物的结构通式如式1所示，
其中，n≥2。
进一步的，所述壳聚糖衍生物为壳聚糖的羟基和氨基分别与笏甲氧羰酰基-6-氨基己酸-酰氯发生酯化和酰基化反应后得到的产物。
本申请中，通过限定壳聚糖衍生物为羟基酯化改性物的积极效果是由于羟基酯化改性物具有良好的水溶性，可以充分溶解于水中，实现壳聚糖的改性，进而方便抗菌水凝胶的形成。
进一步的，所述氧化葡聚糖的结构通式如式2所示，
其中，n≥2。
在本申请一个实施例中，提供一种生物医用水凝胶，所述生物医用水凝胶基于所述抗菌水凝胶制备而成；以重量份数计，所述生物医用水凝胶的原料包括：
壳聚糖衍生物：10～90份，氧化葡聚糖：10～90份，维生素C：0.001～0.02份和积雪草苷：0.001～0.02份。
本申请中，壳聚糖衍生物的重量份数为10～90份的积极效果是在该重量份数的范围内，能保证壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖充分的反应生成多孔水凝胶，进而保证对维生素C和积雪草苷的承载，从而保证生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存，实现生物医用水凝胶的复合功能；当重量份数的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是壳聚糖衍生物的含量过多，将导致反应充分后，有壳聚糖衍生物残留，原料利用不充分；当重量份数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是壳聚糖衍生物的含量过低，将导致壳聚糖衍生物无法与氧化葡聚糖发生反应，得到足够的多孔结构的水凝胶，导致水凝胶对维生素C和积雪草苷的承载能力降低，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存。
氧化葡聚糖的重量份数为10～90份的积极效果是在该重量份数的范围内，能保证氧化葡聚糖和壳聚糖衍生物充分的反应生成多孔水凝胶，进而保证对维生素C和积雪草苷的承载，从而保证生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存，实现生物医用水凝胶的复合功能；当重量份数的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是氧化葡聚糖的含量过多，将导致反应充分后，有氧化葡聚糖残留，原料利用不充分；当重量份数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是氧化葡聚糖的含量过低，将导致氧化葡聚糖无法与壳聚糖衍生物发生反应，得到足够的多孔结构的水凝胶，导致水凝胶对维生素C和积雪草苷的承载能力降低，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存。。
维生素C的重量份数为0.001～0.02份的积极效果是在该重量份数的范围内，由于维生素C的抗氧化作用，可以有效的抑制创伤面炎症的过度发展，同时促进皮肤细胞增殖；当重量份数的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是过多的维生素C导致原料浪费，不利于节约原则，当重量份数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是过低的维生素C将导致生物医用水凝胶的促进细胞增值功能降低，导致生物医用水凝胶的功能性单一。
积雪草苷的重量份数为0.001～0.02份的积极效果是在该重量份数范围内，能保证积雪草苷能有效的抑制成纤维细胞极化，进而减少瘢痕的产生；当重量份数的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是积雪草苷含量过多，将导致原料浪费，不利于节约原则，当重量份数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是过低的积雪草苷将无法有效的抑制成纤维细胞极化，导致瘢痕产生，影响创面伤口的恢复。
在本申请一个实施例中，如图1所示，提供一种制备所述生物医用水凝胶的方法，所述方法包括：
S1.分别得到壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷；
S2.分别将壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷配制成溶液；
S3.将所述壳聚糖衍生物溶液、所述氧化葡聚糖溶液、所述维生素C溶液和所述积雪草苷溶液按照预设比例进行混合，后静置，得到具有促进创面修复和瘢痕生成功效的生物医用水凝胶。
本申请中，通过简单的将壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷配置成溶液后在混合，从而能有效的避免混合后再形成溶液的过程中杂质的产生，同时能促使壳聚糖衍生物溶液和氧化葡聚糖溶液交联形成凝胶时，维生素C和积雪草苷能均匀的分布在水凝胶中。
在一些可选的实施方式中，所述壳聚糖衍生物溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述氧化葡聚糖溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述维生素C溶液的浓度为1g/L～3g/L，所述积雪草苷溶液的浓度为1g/L～3g/L。
本申请中，壳聚糖衍生物溶液的浓度为10g/L～100g/L的积极效果是在该浓度的范围内，能保证壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖充分的反应生成多孔水凝胶，进而保证对维生素C和积雪草苷的承载，从而保证生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存，实现生物医用水凝胶的复合功能；当浓度的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是壳聚糖衍生物的浓度过大，将导致形成的水凝胶中含有大量的壳聚糖衍生物，其氨基将影响多孔结构的成型，从而影响多孔结构对维生素C和积雪草苷的承载，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存；当浓度的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是壳聚糖衍生物的浓度过低，将导致壳聚糖衍生物无法与氧化葡聚糖发生反应，得到足够的多孔结构的水凝胶，导致水凝胶对维生素C和积雪草苷的承载能力降低，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存。
氧化葡聚糖溶液的浓度为10g/L～100g/L的积极效果是在该浓度的范围内，能保证氧化葡聚糖和壳聚糖衍生物充分的反应生成多孔水凝胶，进而保证对维生素C和积雪草苷的承载，从而保证生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存，实现生物医用水凝胶的复合功能；当浓度的取值大于该范围的端点最大值，将导致形成的水凝胶中含有大量的氧化葡聚糖，其醛基将影响多孔结构的成型，从而影响多孔结构对维生素C和积雪草苷的承载，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存；当重量份数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是氧化葡聚糖的含量过低，将导致氧化葡聚糖无法与壳聚糖衍生物发生反应，得到足够的多孔结构的水凝胶，导致水凝胶对维生素C和积雪草苷的承载能力降低，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存。。
维生素C溶液的浓度为1g/L～3g/L的积极效果是在该重量份数的范围内，由于维生素C的抗氧化作用，可以有效的抑制创伤面炎症的过度发展，同时促进皮肤细胞增殖；当重量份数的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是过多的维生素C导致原料浪费，不利于节约原则，当浓度的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是过低的维生素C将导致生物医用水凝胶的促进细胞增值功能降低，导致生物医用水凝胶的功能性单一。
积雪草苷溶液的浓度为1g/L～3g/L的积极效果是在该浓度范围内，能保证积雪草苷能有效的抑制成纤维细胞极化，进而减少瘢痕的产生；当浓度的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是积雪草苷浓度过大，将导致原料浪费，不利于节约原则，当重量份数的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是过低的积雪草苷将无法有效的抑制成纤维细胞极化，导致瘢痕产生，影响创面伤口的恢复。
进一步的，所述预设比例为所述壳聚糖衍生物溶液：所述氧化葡聚糖溶液：所述维生素C溶液：所述积雪草苷溶液＝20～70∶30～80∶0.002～0.01∶0.005～0.02。
本申请中，壳聚糖衍生物溶液：氧化葡聚糖溶液：维生素C溶液：积雪草苷溶液＝20～70∶30～80∶0.002～0.01∶0.005～0.01的积极效果是在该比值范围内，能保证壳聚糖衍生物溶液和氧化葡聚糖溶液形成的多孔水凝胶，能分别将维生素C溶液和积雪草苷溶液充分承载，从而形成抗菌功能和促进细胞增殖功能共存的生物医用凝胶；当比值的取值大于该范围的端点最大值，将导致的不利影响是过大的比值说明部分原料过量，不利于节约原则，当比值的取值小于该范围的端点最小值，将导致的不利影响是过低的比值说明部分原料不足，无法形成足够的多孔结构的水凝胶，或无法实现对应药物的功能，影响生物医用水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存。
在一些可选的实施方式中，所述积雪草苷溶液的制备方法包括：
得到积雪草苷；
将所述积雪草苷溶于所述二甲亚砜溶液中，后以纯水稀释至浓度为1g/L～3g/L，得到积雪草苷溶液。
在本申请一个实施例中，提供一种新型抗菌水凝胶的应用，将第一方面所述的抗菌凝胶用于皮肤创面修复用药物的承载体中。
实施例1
一种新型抗菌水凝胶，水凝胶的原料包括壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖，如图2所示，水凝胶是通过壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖交联形成的。
壳聚糖衍生物的结构通式如式1所示，
其中，n≥2。
壳聚糖衍生物为壳聚糖的羟基和氨基分别与笏甲氧羰酰基-6-氨基己酸-酰氯发生酯化和酰基化反应后得到的产物。
氧化葡聚糖的结构通式如式2所示，
其中，n≥2。
一种生物医用水凝胶，生物医用水凝胶基于所述抗菌水凝胶制备而成；以重量份数计，生物医用水凝胶的原料包括：
壳聚糖衍生物：20g，氧化葡聚糖：80g，维生素：2mg和积雪草苷：10mg，计为配方1。
一种生物医用水凝胶的制备方法，所述方法包括：
S1.分别得到壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷；
S2.分别将壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷配制成溶液；
S3.将壳聚糖衍生物溶液、氧化葡聚糖溶液、维生素C溶液和积雪草苷溶液按照预设比例进行混合，后静置，得到具有促进创面修复和瘢痕生成功效的生物医用水凝胶。
壳聚糖衍生物溶液的浓度为20g/L，氧化葡聚糖溶液的浓度为80g/L，维生素C溶液的浓度为2g/L，积雪草苷溶液的浓度为2g/L。
预设比例为壳聚糖衍生物溶液：氧化葡聚糖溶液：维生素C溶液：积雪草苷溶液＝20∶80∶0.002∶0.01，即说明配方1中，壳聚糖衍生物溶液的浓度为20g/L，氧化葡聚糖溶液的浓度为80g/L，维生素C溶液的浓度为2mg/L，积雪草苷溶液的浓度为10mg/L。
实施例2
将实施例2和实施例1相对比，实施例2和实施例1的区别在于：
生物医用水凝胶的原料包括：壳聚糖衍生物：50g，氧化葡聚糖：50g，维生素：5mg和积雪草苷：20mg，记为配方2。
壳聚糖衍生物溶液的浓度50g/L，氧化葡聚糖溶液的浓度为50g/L，维生素C溶液的浓度为1g/L，积雪草苷溶液的浓度为1g/L。
预设比例为壳聚糖衍生物溶液：氧化葡聚糖溶液：维生素C溶液：积雪草苷溶液＝50∶50∶0.005∶0.02，即说明配方2中，壳聚糖衍生物溶液的浓度为50g/L，氧化葡聚糖溶液的浓度为50g/L，维生素C溶液的浓度为5mg/L，积雪草苷溶液的浓度为20mg/L。
实施例3
将实施例3和实施例1相对比，实施例3和实施例1的区别在于：
生物医用水凝胶的原料包括：壳聚糖衍生物：20g，氧化葡聚糖：80g，维生素：2mg和积雪草苷：10mg，记为配方3。
壳聚糖衍生物溶液的浓度为100g/L，氧化葡聚糖溶液的浓度为100g/L，维生素C溶液的浓度为3g/L，积雪草苷溶液的浓度为3g/L。
预设比例为壳聚糖衍生物溶液：氧化葡聚糖溶液：维生素C溶液：积雪草苷溶液＝70∶30∶0.01∶0.005，即说明配方3中，壳聚糖衍生物溶液的浓度为70g/L，氧化葡聚糖溶液的浓度为30g/L，维生素C溶液的浓度为10mg/L，积雪草苷溶液的浓度为5mg/L。
相关实验：
分别收集实施例1-3所得的生物医用凝胶产品，直观的产品示意图如图3至图5所示，分别对各生物医用凝胶产品进行扫描电镜检测和性能测试，结果如图6至图10所示。
相关实验的测试方法：
一、生物医用水凝胶的表征检测：
分别将实施例1至实施例3中的配方1所得的产品HG-1、配方2所得的产品HG-2和配方3所得的产品HG-3的凝胶进行扫描电镜检测，结果如图3至图5所示。
从图3至图5的具体结果分析：
凝胶孔隙率越大，说明其内部的比表面积越大，越有利于药物的缓释；反之，凝胶孔隙率越小，说明其内部的比表面积越小，越不利于药物的缓释。
从图3至图5的数据可知：
由图3至图5可知，当壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖在凝胶中的质量浓度相近时，所制备的水凝胶孔隙率较大；反之，当壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖在凝胶中的质量浓度相差较大时，所制备的水凝胶孔隙率较小。
二、体外大肠杆菌生物膜清除能力检测：
(1)取直径10cm的无菌玻璃培养皿6个，向每皿中分别倒入15mL事先高压蒸汽灭菌过的LB固体培养基。
(2)待培养基冷却并凝固后，向每皿中加入200uL大肠杆菌发酵液(菌浓度约106CFU/mL)，用涂布棒涂布均匀，在30℃条件下倒置培养24h，使细菌长满整个培养皿。
(3)制备实验所需的凝胶片：
A.空白组凝胶片(简称NC)：配制浓度为2％(w/v)的琼脂糖溶液，高压蒸汽灭菌后，取15mL倒入直径10cm的无菌玻璃培养皿中。待溶液冷却凝固后，用直径15mm的打孔器在凝胶上取下6块凝胶圆片。
B.阳性组凝胶片(简称PC)：配制浓度为2％(w/v)的琼脂糖溶液，高压蒸汽灭菌后，取出，待体系冷却至约45℃时，加入一定浓度的葡萄糖酸氯己定溶液，使体系中葡萄糖酸氯己定的终浓度为50μg/L；
取15mL此溶液倒入直径10cm的无菌玻璃培养皿中，待溶液冷却凝固后，用直径15mm的打孔器在凝胶上取下6块凝胶圆片。
C.实验组凝胶片：在直径10cm的无菌玻璃培养皿中按实施例1-3中的配方1～3分别制备15mL凝胶(分别简称HG-1、HG-2和HG-3)，成胶后用直径15mm的打孔器在每皿凝胶上分别取下6块凝胶圆片。
(4)将长满细菌的6个培养皿从培养箱中取出，用马克笔在培养皿的底部做好标记，将每个培养皿等分为5个扇形区域。并分别在此5个扇形区域依次贴上一块NC凝胶片、PC凝胶片、HG-1、HG-2和HG-3凝胶片；盖上皿盖，放入培养箱中以30℃静置培养24h。
(5)将6个培养皿从培养箱中取出，并用直径10mm的打孔器对准各个凝胶圆片的中心区域，使打孔器依次穿过凝胶圆片、细菌层及LB固体培养基层，将此“凝胶-细菌-培养基”组成的小块投入事先灭菌并分装于50mL三角瓶的LB液体培养基中(每瓶25mL培养基，共计六瓶)，于30℃、200rpm下培养24h；此后，从每个三角瓶中取出200μL溶液，于酶标仪下测定OD600值，结果如图9所示。
三、体外金黄色葡萄球菌生物膜清除能力检测方法：
采用上述测试方法进行检测，其中，培养皿上培养的细菌为金黄色葡萄球菌，酶标仪检测OD450值，结果如图10所示。
从图9和图10的具体结果分析：
吸光度值是指经过凝胶片处理后的对应区域的菌种数量，吸光度越高说明凝胶片的抑菌效果越强。
从图9和图10的数据可知：
PC凝胶和HG-2凝胶对大肠杆菌生物膜具有明显的清除效果，而NC凝胶、HG-1凝胶和HG-3凝胶对大肠杆菌生物膜的清除力较弱。
PC凝胶和HG-2凝胶对金黄色葡萄球菌生物膜具有明显的清除效果，而NC凝胶、HG-1凝胶和HG-3凝胶对金黄色葡萄球菌生物膜的清除力较弱。
四、生物医用水凝胶促进大鼠皮肤创面修复功能的检测：
(1)大鼠创面模型制作：取24只雌雄各半的Sprague Dawley大鼠，并随机分组为空白组、实验组及阳性组，每组8只；
将大鼠背部毛发先用剪刀粗略剪去，再在残存的毛发上用棉球涂抹浓度为6％的硫化钠溶液，作用3min～5min，随后用温水洗去残留于大鼠皮肤上的硫化钠溶液及溶解的毛发；
次日，以40mg/kg质量浓度的戊巴比妥钠并采用腹腔注射法进行大鼠麻醉，注射20min后，以直径8mm的皮肤打孔器在大鼠背部取下一块全层皮肤组织，深度约2mm，每只大鼠的取皮部位及形状尽量保持一致。
(2)给药：对所有创面施以碘伏消毒，并以凡士林油纱包覆空白组大鼠创面；以HG-2凝胶片贴覆实验组大鼠创面；以安信牌的银离子消毒凝胶治疗阳性组大鼠创面，并对所有创面贴上无纺布压敏胶带固定，以后的每天于同一时间段换药，并于第2、5、8及11天用相机对创面进行拍照，观察各组大鼠创面的愈合速率，实验结果见图11。
由图11可知，相对于敷用凡士林的空白组大鼠皮肤创面而言，敷用HG-2凝胶的实验组大鼠皮肤创面和敷用银离子消毒凝胶的阳性组大鼠皮肤创面愈合速率明显加快，且HG-2凝胶的促愈合效果优于银离子消毒凝胶。
本申请实施例中的一个或多个技术方案，至少还具有如下技术效果或优点：
(1)本申请实施例提供的新型抗菌水凝胶，通过利用壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖发生席夫碱反应形成水凝胶，从而能形成多孔结构的水凝胶，由于壳聚糖衍生物相比壳聚糖本身具有更多的氨基，从而能更快和更紧密的吸附细菌，使细菌的细胞壁和细胞膜结构发生破坏，内容物流出而死亡，实现抗菌效果，而形成多孔结构可以容纳促进细胞增殖的药物，从而实现抗菌水凝胶的抗菌功能和促进细胞增殖功能共存。
(2)本申请实施例提供的生物医用凝胶，通过在壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖反应生成多孔水凝胶的基础上，加入可促进细胞增殖和有效抑制创面炎症过度发展的维生素C，以及抑制成纤维细胞极化和减少瘢痕的产生的积雪草苷，可有效的保证创伤面的恢复。
(3)本申请实施例提供的生物医用凝胶能用于烧烫伤创面、糖尿病足部溃疡、静脉曲张引起的创面、手术创面、战伤和各种其他因素引起的皮肤创面的修复。
(4)本申请实施例提供的方法，可根据搭载药物的不同进行灵活的配比，从而能实现以不同新型水凝胶为基础进行复合搭配，适应不同的创面或应用场景。
附图解释：
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种新型抗菌水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的原料包括壳聚糖衍生物和氧化葡聚糖，所述水凝胶是通过所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖交联形成的。
2.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖衍生物和所述氧化葡聚糖的质量浓度之比为2～7∶3～8。
3.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖衍生物的结构通式如式1所示，
其中，n≥2。
4.根据权利要求3所述的抗菌水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖衍生物为壳聚糖的羟基和氨基分别与笏甲氧羰酰基-6-氨基己酸-酰氯发生酯化和酰基化反应后得到的产物。
5.根据权利要求1所述的抗菌水凝胶，其特征在于，所述氧化葡聚糖的结构通式如式2所示，
其中，n≥2。
6.一种生物医用水凝胶，其特征在于，所述生物医用水凝胶基于如权利要求1-5任一项所述的抗菌水凝胶制备而成；以重量份数计，所述生物医用水凝胶的原料包括：
壳聚糖衍生物：10～90份，氧化葡聚糖：10～90份，维生素：0.001～0.02份和积雪草苷：0.001～0.02份。
7.一种制备如权利要求6所述的生物医用水凝胶的方法，其特征在于，所述方法包括：
分别得到壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷；
分别将壳聚糖衍生物、氧化葡聚糖、维生素C和积雪草苷配制成溶液；
将所述壳聚糖衍生物溶液、所述氧化葡聚糖溶液、所述维生素C溶液和所述积雪草苷溶液按照预设比例进行混合，后静置，得到具有促进创面修复和瘢痕生成功效的生物医用水凝胶。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述壳聚糖衍生物溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述氧化葡聚糖溶液的浓度为10g/L～100g/L，所述维生素C溶液的浓度为1g/L～3g/L，所述积雪草苷溶液的浓度为1g/L～3g/L。
9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述预设比例为所述壳聚糖衍生物溶液∶所述氧化葡聚糖溶液∶所述维生素C溶液∶所述积雪草苷溶液＝20～70∶30～80∶0.002～0.01∶0.005～0.02。
10.一种新型抗菌水凝胶的应用，其特征在于，将权利要求1-5任一项所述的抗菌凝胶用于皮肤创面修复用药物的承载体中。
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| CN202111608701.XA CN114262450B (zh) | 2021-12-24 | 2021-12-24 | 一种抗菌水凝胶及其制备方法 |
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