CN115105516A - 一种高效抗菌剂组合、天然木材基水凝胶骨膜材料及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高效抗菌剂组合、天然木材基水凝胶骨膜材料及应用。该高效抗菌剂组合包含植酸和姜黄素。该天然木材基水凝胶骨膜材料是以白木为基体，通过反复负压的方式往白木基体中引入含有高效抗菌剂组合的水凝胶前驱溶液以赋予木材基水凝胶材料优异的抗菌特性，以及良好的抗炎和成骨能力，之后进行交联使材料获得稳定的机械性能。本发明制备的骨膜材料利用了天然木材中纤维的各向异性排列仿生天然骨膜在结构和力学上的各向异性；而且，本发明制备的骨膜材料具有优异的抗菌性能和抗炎成骨能力，可以有效防止骨修复过程中的细菌感染，加速骨组织修复。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料研究领域，特别涉及一种高效抗菌剂组合、天然木材基水凝胶骨膜材料及应用。
背景技术
由创伤、肿瘤等引起的骨缺损是临床常见的疾病，目前，治疗骨缺损主要有自体骨移植、异体骨移植和人工骨修复三种方式，其中自体骨移植在临床上的效果好，成功率高，主要是因为其带有完整的骨膜，可见骨膜缺失正是骨缺损难以自我修复的重要原因。可是在骨修复的治疗中，人们往往过多地关注骨缺损本身，而忽略了骨膜在骨的重建过程中不可或缺的作用。
骨膜是正常骨组织的重要组成部分，是包裹在骨组织周围的一层薄而坚韧、致密的结缔组织膜。骨膜结构的组织学研究显示其为骨干中部轴向排列的胶原结构，且由于胶原蛋白纤维和弹性蛋白纤维的交织排列，骨膜的机械性能具有明显的各向异性。在骨缺损的修复中，骨膜能够抵挡软组织和血管的侵犯，为缺损部位提供生长因子并招募成骨细胞以加速骨组织的再生。再者，骨膜还可以为骨组织的修复提供足够的机械支撑和保持结构稳定性，对骨组织的发育和修复起着关键作用。目前，已有不少学者致力于人工骨膜材料的研究，如脱细胞技术制备的生物型骨膜材料、水凝胶复合生长因子类骨膜材料等，这些材料都被证实具有良好的成骨成血管效果。然而，生长因子稳定性较低、容易失活，另外目前的研究少有考虑骨膜的各向异性纤维排列结构，且由于植入物感染等使大部分研究的实际应用受限，目前能用于临床的人造骨膜材料来源仍十分有限。
天然木材具有高度有序的层级结构、机械性能好，通过脱除木质素处理的木材依然具有完整的孔洞结构和纤维素纤维骨架，细胞壁孔隙率大大提高，且机械性能具有明显的各向异性，是一种理想的取向高强度纤维骨架，但目前未见将天然木材优异的层状多孔结构和力学特性应用于人造骨膜材料的报道。另外，在骨缺损治疗中，植入物的相关感染是一个严重的临床问题，世界各地感染性骨缺损治疗的失败率居高不下，是骨科手术的一项严峻挑战。并且骨科感染常会在术后较长的一段时间内多次复发，感染的存在和扩散都有可能影响骨缺损的治疗，导致创面范围扩大，甚至危及患者的健康。而骨感染被认为是一种炎症过程，一般由原生性微生物在植入物的表面黏附和定植引起，因此辅以适当的抗菌治疗，是目前应对感染性骨缺损较为有效的方法。综上所述，基于天然木材构建一种具有高效抗菌效果的人造骨膜材料意义重大。
发明内容
本发明的首要目的在于克服现有技术的不足，提供一种高效抗菌剂组合。
本发明的另一目的在于提供上述高效抗菌剂组合的应用。
本发明的再一目的在于提供一种含有上述高效抗菌剂组合的天然木材基水凝胶骨膜材料及应用。
本发明的目的通过下述技术方案实现：
一种高效抗菌剂组合，包含以下组分：植酸和姜黄素。本发明发明人在研究具有抗菌作用的天然木材基水凝胶骨膜材料时，意外发现植酸和姜黄素搭配在一起，具有高效抗菌作用。
所述的植酸和所述的姜黄素按质量比(40～600):1配比组合；更优选按质量比(100～500):1配比组合。
上述高效抗菌剂组合在制备天然木材基水凝胶骨膜材料中的应用。
一种高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，含有上述高效抗菌剂组合。
上述高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料优选通过以下步骤制备得到：
(1)制备白木：对天然木材进行脱木质素处理，洗涤、冷冻干燥，得到白木；
(2)配制水凝胶前驱溶液：在高分子溶液中加入高效抗菌剂组合，搅拌均匀，超声处理，得到均匀的水凝胶前驱溶液；
(3)制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，将水凝胶前驱溶液引入白木；最终交联，洗涤，得到高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料。
步骤(1)中所述的天然木材优选为天然轻木、天然桐木、天然松木或天然榉木。
步骤(1)中所述的脱木质素处理优选为将天然木材置于加热的pH为4～5的亚氯酸钠溶液进行反应。
所述的亚氯酸钠溶液的溶剂为水，其pH值优选为通过乙酸调节。
所述的亚氯酸钠溶液的浓度优选为质量体积比(g/mL)2.5～4.5％；更优选为2.7～4.1％。
所述的加热的温度优选为50～70℃。
所述的反应的时间优选为4～8h；更优选为4.8～8h。
步骤(1)中所述的洗涤优选为用无水乙醇漂洗后接着用去离子水充分洗涤。
步骤(2)中所述的高分子溶液中的基体高分子优选为明胶、聚乙烯醇、胶原和海藻酸钠中的至少一种。
所述的高分子溶液中的溶剂为水；更优选为去离子水。
所述的高分子溶液在配制时为通过加热搅拌使基体高分子快速溶解。
所述的加热搅拌的温度优选为80～95℃。
步骤(2)中所述的加入高效抗菌剂组合优选为先加入姜黄素乙醇溶液，后加入植酸溶液。
所述的姜黄素乙醇溶液中溶剂为无水乙醇，无水乙醇在水凝胶前驱溶液中的体积不超过5％；更优选无水乙醇的体积为水凝胶前驱溶液体积的2～4.5％。
所述的植酸溶液优选为植酸水溶液，更优选为质量百分比30～50％的植酸水溶液。
步骤(2)中所述的超声处理的条件优选为：功率为80～120w、频率为50～55kHz超声处理40～80min；更优选为：功率为100w、频率为53kHz超声处理1h。
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中基体高分子的浓度为2～12wt％；更优选地，基体高分子的浓度为2.5～12wt％。
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中姜黄素的浓度为0.15～0.55mg/mL；更优选为0.19～0.50mg/mL。
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中植酸的浓度为2～12wt％。
步骤(3)中所述的白木和水凝胶前驱溶液优选按质量比0.2～0.6：100配比，更优选按质量比0.32～0.46：100配比。
步骤(3)中所述的将水凝胶前驱溶液引入白木的步骤优选如下：将浸有白木的水凝胶前驱溶液先调节为负压进行处理，再释放到常压；负压常压重复0次以上。
在负压下能排出白木中的空气，然后恢复到常压，水凝胶前驱溶液得以充分进入木材的空隙。
所述的处理的条件优选为在相对真空度不大于-80kPa的负压下处理20～50min；更优选为在相对真空度-70～-80kPa的负压下处理20～50min。
所述的重复的次数优选为3～5次。
步骤(3)中所述的交联的方式优选为循环冻融交联、氯化钙溶液浸泡交联或京尼平溶液浸泡交联。
所述的循环冻融交联优选按以下步骤进行：将材料放入冷冻不少于8h，取出，放置在室温下不少于4h，此过程重复3次；更优选按以下步骤进行：将材料放入于-20℃冷冻10～15h，取出，放置在室温下6～9h，此过程重复3次。
所述的氯化钙溶液浸泡交联的条件优选为于浓度为400～600mM的氯化钙溶液浸泡10～20h。
所述的京尼平溶液浸泡交联的条件优选为于浓度为40～80mM的京尼平溶液浸泡36～60h。
步骤(3)中所述的洗涤优选为用去离子水洗涤。
所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料在制备骨膜修复材料中的应用。
本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：
(1)本发明利用水凝胶负载、缓释植酸和姜黄素，植酸和姜黄素协同作用可以赋予材料优异的抗菌、抗炎、成骨等生物功能性，有效促进骨膜以及骨组织的修复。
(2)本发明采取天然木材改性得到的白木为基体，不仅具有良好的生物相容性，还保留了天然木材原有的通道结构和取向的纤维素纤维骨架，从而仿生了天然骨膜在纤维结构和力学性能上的各向异性，更有助于引导细胞生长。
(3)本发明在白木中引入水凝胶可以仿生天然骨膜细胞外基质的粘弹性凝胶微环境，在一定程度上改善了取向性白木的柔韧性。
(4)本发明采用的主要材料大部分为天然来源，生物相容性良好，且与合成材料相比，天然来源的材料通常更加安全环保、副作用低，也更具成本效益。
附图说明
图1为实施例1所制备的白木(A)以及天然木材基水凝胶骨膜材料(B)上的大肠杆菌的抑菌圈照片。
图2为本发明实施例2所制得的天然木材基水凝胶骨膜材料的横截面(A)和纵截面(B)的扫描电镜照片图。
图3为实施例3所制备的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)、使用同样方法制备的水凝胶前驱液中只含有植酸的木材水凝胶材料(b)和水凝胶前驱液中只含有姜黄素的木材水凝胶材料(c)对大肠杆菌的抑菌率分析图。
图4为在实施例4制备的白木(A)以及天然木材基水凝胶骨膜材料(C)上培养的金黄色葡萄球菌的扫描电子显微镜照片图。
图5为实施例5所制备的天然木材基水凝胶骨膜材料(C)、用同样方法制备的水凝胶前驱液中只含有植酸的木材水凝胶材料(A)和水凝胶前驱液中只含有姜黄素的木材水凝胶材料(B)上的金黄色葡萄球菌的抑菌圈照片。
图6为本发明实施例7所制得的天然木材基水凝胶骨膜材料(虚线)和白木(实线)在平行(A)和垂直(B)于木材生长方向上的应力-应变曲线图。
图7为在实施例8制备的天然木材基水凝胶骨膜材料(C)、使用同样方法制备的水凝胶前驱液中只含有植酸的木材水凝胶材料(A)和水凝胶前驱液中只含有姜黄素的木材水凝胶材料(B)上培养的大肠杆菌的扫描电子显微镜照片图。
图8为本发明实施例9所制得的白木的横截面(A)和纵截面(B)的扫描电镜照片图。
图9为实施例11所制备的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)、使用同样方法制备的水凝胶前驱液中只含有植酸的木材水凝胶材料(b)、水凝胶前驱液中只含有姜黄素的木材水凝胶材料(c)和水凝胶前驱液中不含任何药物的木材水凝胶材料(d)上培养14天的骨髓间充质干细胞的ALP活性分析图。
图10为实施例12制备的白木(A)和天然木材基水凝胶骨膜材料(B)表面上培养7天的骨髓间充质干细胞的活死荧光显微镜照片图。
图11为实施例13所制备的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)、使用同样方法制备的水凝胶前驱液中只含有植酸的木材水凝胶材料(b)和水凝胶前驱液中只含有姜黄素的木材水凝胶材料(c)对金黄色葡萄球菌的抑菌率分析图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步详细的描述，但本发明的实施方式不限于此。除非特别说明，本发明采用的试剂、方法和设备为本技术领域常规试剂、方法和设备。除非特别说明，本发明所用试剂和材料均可通过市售获得。
实施例1
通过以下步骤制备含有高效抗菌组合的天然木材基水凝胶骨膜材料：
(1)白木的制备：称取11g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于300mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.0，然后将混合溶液加热至55℃。将天然轻木片加入55℃、pH值约为4.0的亚氯酸钠溶液中反应7h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取8g的海藻酸钠加入约64mL去离子水中，加热至95℃搅拌2h使其溶解。称取30mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入海藻酸钠水溶液中，再往混合溶液中加入25mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液；其中海藻酸钠的含量约为8wt％，植酸的浓度约为10wt％，姜黄素的浓度约为0.03wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.32g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-75kPa的负压中，20min后释放到常压，且此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到600mM的氯化钙水溶液中浸泡10h，然后用去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
使用抑菌圈法(抑菌圈测定的步骤和方法详见以下文献Self-AdaptiveAntibacterial Porous Implants with Sustainable Responses for Infected BoneDefect Therapy.Adv.Funct.Mater.,2019,29,1807915.)对所制备的白木和天然木材基水凝胶骨膜材料的抗菌性能进行了表征，其中所用的菌株为大肠杆菌BNCC352086(下同)，结果如图1所示：可以观察到白木的样品(A)上没有形成明显的抑菌圈，表明白木大肠杆菌没有明显的抑制效果；而在天然木材基水凝胶骨膜材料的样品(B)中观察到了明显的抑菌圈，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌具有明显的抑制作用。
实施例2
(1)白木的制备：称取14.2g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于450mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.5，然后将混合溶液加热至65℃。将天然轻木片加入65℃、pH值约为4.5的亚氯酸钠溶液中反应7h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取5g的1799型聚乙烯醇加入67mL去离子水中，加热至95℃搅拌2h使其溶解。称取25mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入聚乙烯醇水溶液中，再往混合溶液中加入25mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中聚乙烯醇的含量约为5wt％、植酸的浓度约为10wt％，姜黄素的浓度约为0.025wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.36g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，30min后释放到常压，此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到-20℃冰箱中冷冻12h，再放置在室温下6h，该冻融过程循环3次，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
采用扫描电子显微镜对上述制得的天然木材基水凝胶骨膜材料的横截面和纵截面进行观察，结果如图2所示。结果显示，水凝胶的填充没有破环木材的各向异性结构，且在木材通道内部形成丝状网络，同时使通道管壁厚度增加。
通过计算抑菌率(抑菌率测定的步骤和计算方法详见以下文献Antibacterialpolymer scaffold based on mesoporous bioactive glass loaded with in situgrown silver.Chem.Eng.J.,2019,374,304-315.)对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌的抑菌率为94.9％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌具有优异的抑制效果。
实施例3
(1)白木的制备：称取13g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于400mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.2，然后将混合溶液加热至70℃。将天然桐木片加入70℃、pH值约为4.2的亚氯酸钠溶液中反应6h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取12g的明胶加入79mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取50mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入明胶水溶液中，再往混合溶液中加入5mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为12wt％、植酸的浓度约为2wt％，姜黄素的浓度约为0.05wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.40g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，30min后释放到常压，此过程中需使水凝胶前驱溶液保持在不低于50℃以避免明胶低温凝固，且负压常压循环重复5次。将材料从溶液中取出，转移到4℃冰箱中放置10h。然后再用浓度为60mM的京尼平浸泡材料48h，取出，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
作为对比，配制只加入植酸的水凝胶前驱液以及只加入姜黄素的水凝胶前驱液。
只加入植酸的水凝胶前驱液的配制：称取12g的明胶加入79mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解；接着加入4mL无水乙醇，再往混合溶液中加入5mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为12wt％、植酸的浓度约为2wt％。
只加入姜黄素的水凝胶前驱液的配制：称取12g的明胶加入79mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取50mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入明胶水溶液中，再往混合溶液中加入5mL去离子水，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为12wt％，姜黄素的浓度约为0.05wt％。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征，结果如图3所示：可以观察到用同样方法制备的木材水凝胶，水凝胶前驱液中只加入植酸时(b)对大肠杆菌的抑制率为31.0％；水凝胶前驱液中只加入姜黄素时(c)对大肠杆菌的抑制率为9.6％，而本实施例同时加入姜黄素和植酸的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)对大肠杆菌的抑菌率分别为98.9％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料中姜黄素和植酸的协同作用使其对大肠杆菌具有优异的抑制效果。
实施例4
(1)白木的制备：称取18.9g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于600mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.2，然后将混合溶液加热值60℃。将天然轻木片加入60℃、pH值约为4.2的亚氯酸钠溶液中反应5h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取8g的1799型聚乙烯醇加入77mL去离子水中，加热至95℃搅拌1.5h使其溶解。称取30mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入聚乙烯醇水溶液中，再往混合溶液中加入12mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中聚乙烯醇的含量约为8wt％，植酸的浓度约为6wt％，姜黄素的浓度约为0.03wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.44g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，30min后释放到常压，此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到-20℃冰箱中冷冻12h，再放置在室温下6h，该冻融过程循环3次，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
使用扫描电子显微镜观察了在上述制得的白木和天然木材基水凝胶骨膜材料上培养的金黄色葡萄球菌的形态，其中所用的菌株为金黄色葡萄球菌CMCC26003(下同)，结果如图4所示：可以观察到白木(A)上的细菌形态完整、表面光滑，相比之下，天然木材基水凝胶骨膜材料(B)上的金黄色葡萄球菌的形态不完整，呈现明显的皱缩，体积显著变小，该结果表明制得的天然木材基水凝胶骨膜材料具有较好的抑菌效果。
实施例5
(1)白木的制备：称取12g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于450mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.8，然后将混合溶液加热至70℃。将天然松木片加入70℃、pH值约为4.8的亚氯酸钠溶液中反应8h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取5g的海藻酸钠加入82mL去离子水中，加热至95℃搅拌1.5h使其溶解。称取30mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入海藻酸钠水溶液中，再往混合溶液中加入10mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中海藻酸钠的含量约为5wt％，植酸的浓度约为5wt％，姜黄素的浓度约为0.03wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.40g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，30min后释放到常压，此负压常压循环重复3次。将材料从溶液中取出，转移到500mM的氯化钙水溶液中浸泡15h，然后用去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
作为对比，配制只加入植酸的水凝胶前驱液以及只加入姜黄素的水凝胶前驱液。
只加入植酸的水凝胶前驱液的配制：称取5g的海藻酸钠加入82mL去离子水中，加热至95℃搅拌1.5h使其溶解。接着加入3mL无水乙醇，再往混合溶液中加入10mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中海藻酸钠的含量约为5wt％，植酸的浓度约为5wt％。
只加入姜黄素的水凝胶前驱液的配制：称取5g的海藻酸钠加入82mL去离子水中，加热至95℃搅拌1.5h使其溶解。称取30mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入海藻酸钠水溶液中，再往混合溶液中加入10mL去离子水，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中海藻酸钠的含量约为5wt％，姜黄素的浓度约为0.03wt％。
使用抑菌圈法对材料的抗菌性能进行了表征，结果如图5所示：在三组材料上均形成明显的抑菌圈，表明所测试的材料对金黄色葡萄球菌均有一定的抑制效果，但几组材料中本实施例同时加入姜黄素和植酸的天然木材基水凝胶骨膜材料(C)形成的抑菌圈最大，且抑菌效果要好于水凝胶前驱液中只加入植酸时制得的材料(A)和水凝胶前驱液中只加入姜黄素时制得的材料(B)的抑菌效果简单相加，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料中姜黄素和植酸的协同作用使其对金黄色葡萄球菌呈现出明显的抑制效果。
实施例6
(1)白木的制备：称取16g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于450mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.2，然后将混合溶液加热至65℃。将天然榉木片加入65℃、pH值约为4.2的亚氯酸钠溶液中反应8h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取10g的明胶加入66mL去离子水中，加热到85℃搅拌至使其溶解。称取40mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入明胶水溶液中，再往混合溶液中加入20mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为10wt％、植酸的浓度约为8wt％，姜黄素的浓度约为0.04wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料将0.42g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-80kPa的负压中，40min后释放到常压，此过程中需使水凝胶前驱溶液保持在不低于50℃，且负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到4℃冰箱中放置10h。然后再用浓度为50mM的京尼平浸泡材料54h，取出，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌的抑菌率为95.7％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌具有优异的抑制效果。
实施例7
(1)白木的制备：称取8g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于300mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为5.0，然后将混合溶液加热至60℃。将天然榉木片加入60℃、pH值约为5.0的亚氯酸钠溶液中反应8h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取2.5g的1799型聚乙烯醇加入约81mL去离子水中，加热至95℃搅拌2h使其溶解。称取40mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入聚乙烯醇水溶液中，再往混合溶液中加入12.5mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中聚乙烯醇的含量为2.5wt％，植酸的浓度为5wt％，姜黄素的浓度为0.04wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.46g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，50min后释放到常压，此负压常压循环重复3次。将材料从溶液中取出，转移到-20℃冰箱中冷冻10h，再放置在室温下6h，该冻融过程循环3次，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
使用扫描电子显微镜观察了上述制得的白木和天然木材基水凝胶骨膜材料上培养的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的形态，结果如图5所示。可以观察到相比白木(A和B)，天然木材基水凝胶骨膜材料(C和D)上的金黄色葡萄球菌和大肠杆菌的形态有明显的改变，金黄色葡萄球菌有一定的皱缩，体积显著变小，大肠杆菌则在形态上显示出明显的凹陷，该结果表明制得的天然木材基水凝胶骨膜材料具有较好的抑菌效果。
对所制备的白木和天然木材基水凝胶骨膜材料的拉伸性能进行了测试，其中，拉伸应力-应变曲线如图6所示。由图中可知，相比于白木，天然木材基水凝胶骨膜材料无论是在平行(A)还是垂直(B)于木材生长的方向上，应力和应变都显著增大。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.1％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌具有优异的抑制效果。
实施例8
(1)白木的制备：称取9.2g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于350mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.8，然后将混合溶液加热至60℃。将天然轻木片加入60℃、pH值约为4.8的亚氯酸钠溶液中反应5h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取15g的1799型聚乙烯醇加入116mL去离子水中，加热至90℃搅拌3.5h使其溶解。称取35mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入聚乙烯醇水溶液中，再往混合溶液中加入45mL浓度为质量百分比30％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中聚乙烯醇的含量约为8.3wt％，植酸的浓度约为7.5wt％，姜黄素的浓度约为0.019wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.58g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-75kPa的负压中，45min后释放到常压，此负压常压循环重复3次。将材料从溶液中取出，转移到-20℃冰箱中冷冻15h，再放置在室温下9h，该冻融过程循环3次，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
作为对比，配制只加入植酸的水凝胶前驱液以及只加入姜黄素的水凝胶前驱液。
只加入植酸的水凝胶前驱溶液的配制：称取15g的1799型聚乙烯醇加入116mL去离子水中，加热至90℃搅拌3.5h使其溶解。加入4mL无水乙醇。再往混合溶液中加入45mL浓度为质量百分比30％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的只加入植酸的水凝胶前驱溶液，其中聚乙烯醇的含量约为8.3wt％，植酸的浓度约为7.5wt％。
只加入姜黄素的水凝胶前驱液的配制：称取15g的1799型聚乙烯醇加入116mL去离子水中，加热至90℃搅拌3.5h使其溶解。称取35mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入聚乙烯醇水溶液中，再往混合溶液中加入45mL去离子水，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的只加入姜黄素的水凝胶前驱溶液，其中聚乙烯醇的含量约为8.3wt％，姜黄素的浓度约为0.019wt％。
使用扫描电子显微镜观察了在材料上培养的大肠杆菌的形态，结果如图7所示：水凝胶前驱液中只加入植酸的木材水凝胶材料(A)上的大肠杆菌在形态上显示出凹陷，但细菌数量较多；水凝胶前驱液中只加入姜黄素的木材水凝胶材料(B)上的大肠杆菌数量多且在形态上没有表现出明显异常；而本实施例同时加入姜黄素和植酸的天然木材基水凝胶骨膜材料(C)上的大肠杆菌的形态有明显的凹陷，且材料表面上黏附的细菌数量显著降低，具有最好的抑菌效果。
实施例9
(1)白木的制备：称取18.5g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于450mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.0，然后将混合溶液加热至50℃。将天然松木片加入50℃、pH值约为4.0的亚氯酸钠溶液中反应5h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取6g胶原加入75mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取25mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入胶原水溶液中，再往混合溶液中加入16mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中胶原的含量为6wt％，植酸的浓度为8wt％，姜黄素的浓度为0.025wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.34g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，30min后释放到常压，此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到4℃冰箱中放置10h。然后再用浓度为80mM的京尼平浸泡材料36h，取出，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
采用扫描电子显微镜对上述制得的白木的横截面和纵截面进行观察，结果如图8所示，可见白木保留了天然木材原有的通道结构，且通道管壁较薄，具有明显的各向异性结构。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌的抑菌率为97.9％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌具有优异的抑制效果。
实施例10
(1)白木的制备：称取15g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于450mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.5，然后将混合溶液加热至65℃。将天然桐木片加入65℃、pH值约为4.5的亚氯酸钠溶液中反应5h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取18g的海藻酸钠加入118mL去离子水中，加热至95℃搅拌2h使其溶解。称取51mg姜黄素，溶解于5mL无水乙醇中。将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入海藻酸钠水溶液中，再往混合溶液中加入9mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中海藻酸钠的含量约为12wt％，植酸的浓度约为3wt％，姜黄素的浓度约为0.034wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.50g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-75kPa的负压中，30min后释放到常压，此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到400mM的氯化钙水溶液中浸泡20h，然后用去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌的抑菌率为99.7％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对大肠杆菌具有优异的抑制效果。
实施例11
(1)白木的制备：称取9g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于300mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为5.0，然后将混合溶液加热至60℃。将天然桐木片加入60℃、pH值约为5.0的亚氯酸钠溶液中反应8h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取7.5g的明胶加入103.5mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取30mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中，将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入明胶水溶液中，再往混合溶液中加入36mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为5wt％，植酸的浓度约为12wt％，姜黄素的浓度约为0.02wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.54g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-80kPa的负压中，20min后释放到常压，此过程中需使水凝胶前驱溶液保持在不低于50℃以避免明胶低温凝固，且此负压常压循环重复5次。将材料从溶液中取出，转移到4℃冰箱中放置10h。然后再用浓度为40mM的京尼平浸泡材料60h，取出，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
作为对比，配制不加入药物的水凝胶前驱液、只加入植酸的水凝胶前驱液以及只加入姜黄素的水凝胶前驱液。
不加入药物的水凝胶前驱液的配制：称取7.5g的明胶加入103.5mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。加入3mL无水乙醇，再往混合溶液中加入36mL去离子水，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为5wt％。
只加入植酸的水凝胶前驱液的配制：称取7.5g的明胶加入103.5mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。加入3mL无水乙醇，再往混合溶液中加入36mL浓度为质量百分比50％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为5wt％，植酸的浓度约为12wt％。
只加入姜黄素的水凝胶前驱液的配制：称取7.5g的明胶加入103.5mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取30mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中，将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入明胶水溶液中，再往混合溶液中加入36mL去离子水，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中明胶的含量约为5wt％，姜黄素的浓度约为0.02wt％。
使用ALP试剂盒对在材料上培养了14天的骨髓间充质干细胞进行了ALP活性分析，结果如图9所示：可以观察到，4组使用同样方法制备的材料中，以水凝胶前驱液中不加入任何药物的木材水凝胶材料(d)作为空白对照，其ALP活性值为26.7U/g prot，水凝胶前驱液中只加入植酸的木材水凝胶材料(b)、水凝胶前驱液中只加入姜黄素的木材水凝胶材料(c)和本实施例中同时加入姜黄素和植酸的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)的ALP活性值分别为29.7、31.2和41.2U/g prot。因此，同时加入姜黄素和植酸的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)的ALP活性的值相比使用同样方法制备的在水凝胶前驱液中只加入植酸(b)和水凝胶前驱液中只加入姜黄素(c)的木材水凝胶材料明显增加，且统计学数据表明所制备的天然木材基水凝胶骨膜材料与该两组数据均有显著性差异，说明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料中姜黄素和植酸的协同作用使其具有较好的诱导成骨分化的效果。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌的抑菌率为96.3％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌具有优异的抑制效果。
实施例12
(1)白木的制备：称取18.5g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于450mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为4.5，然后将混合溶液加热至50℃。将天然松木片加入50℃、pH值约为4.5的亚氯酸钠溶液中反应7h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取10g胶原加入76mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取50mg姜黄素，溶解于4mL无水乙醇中，将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入胶原水溶液中，再往混合溶液中加入10mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中胶原的含量约为10wt％，植酸的浓度约为4wt％，姜黄素的浓度约为0.05wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.32g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-75kPa的负压中，30min后释放到常压，此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到4℃冰箱中放置10h。然后再用浓度为80mM的京尼平浸泡材料36h，取出，去离子水洗涤，最终制得具有抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
用AM/PI染剂对本实施例制得的白木和天然木材基水凝胶骨膜材料上培养了7天的骨髓间充质干细胞进行荧光染色，结果如图10中A和B所示，其中亮点代表活细胞。图10显示，所制得的天然木材基水凝胶骨膜材料表面的活细胞数量显著优于相应的白木，表明这类天然木材基水凝胶骨膜材料没有明显的细胞毒性，可支持细胞的存活与生长。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征。结果显示，本实施例制得的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌的抑菌率为94.7％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料对金黄色葡萄球菌具有优异的抑制效果。
实施例13
(1)白木的制备：称取11g亚氯酸钠，在搅拌下溶解于400mL去离子水中，逐滴加入冰醋酸调节溶液pH值约为5.0，然后将混合溶液加热至70℃。将天然榉木片加入70℃、pH值约为5.0的亚氯酸钠溶液中反应6h，反应完成后取出木片，用无水乙醇漂洗后用去离子水充分洗涤，冷冻干燥，制得白木。
(2)水凝胶前驱溶液的配制：称取3g胶原加入82mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取25mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中，将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入胶原水溶液中，再往混合溶液中加入15mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中胶原的含量约为3wt％，植酸的浓度约为6wt％，姜黄素的浓度约为0.025wt％。
(3)白木与水凝胶前驱溶液复合制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将0.40g步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，然后将材料置于相对真空度为-70kPa的负压中，35min后释放到常压，此负压常压循环重复4次。将材料从溶液中取出，转移到4℃冰箱中放置10h。然后再用浓度为70mM的京尼平浸泡材料40h，取出，去离子水洗涤，最终制得具有高效抗菌效果的天然木材基水凝胶骨膜材料。
作为对比，配制只加入植酸的水凝胶前驱液以及只加入姜黄素的水凝胶前驱液。
只加入植酸的水凝胶前驱溶液的配制：称取3g胶原加入82mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。加入3mL无水乙醇中，再往混合溶液中加入15mL浓度为质量百分比40％的植酸溶液(通过用去离子水稀释质量百分比70％的植酸溶液得到)，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中胶原的含量约为3wt％，植酸的浓度约为6wt％。
只加入姜黄素的水凝胶前驱液的配制：称取3g胶原加入82mL去离子水中，加热到80℃搅拌至使其溶解。称取25mg姜黄素，溶解于3mL无水乙醇中，将姜黄素的乙醇溶液在搅拌下慢慢加入胶原水溶液中，再往混合溶液中加入15mL去离子水，搅拌均匀后在功率为100w、频率为53kHz的条件下超声处理1h，得到均匀的水凝胶前驱溶液，其中胶原的含量约为3wt％，姜黄素的浓度约为0.025wt％。
通过计算抑菌率对材料的抗菌性能进行了表征，结果如图11所示：可以观察到用同样方法制备的木材水凝胶，水凝胶前驱液中只加入植酸时(b)对金黄色葡萄球菌的抑菌率为52.4％；水凝胶前驱液中只加入姜黄素时(c)对金黄色葡萄球菌的抑菌率为6.1％，而本实施例同时加入姜黄素和植酸的天然木材基水凝胶骨膜材料(a)对大肠杆菌的抑菌率分别为95.1％，表明制备的天然木材基水凝胶骨膜材料中姜黄素和植酸的协同作用使其对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌均具有优异的抑制效果。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种高效抗菌剂组合，其特征在于包含以下组分：植酸和姜黄素。
2.根据权利要求1所述的高效抗菌剂组合，其特征在于：所述的植酸和所述的姜黄素按质量比(40～600):1配比组合。
3.权利要求1或2所述的高效抗菌组合在制备天然木材基水凝胶骨膜材料中的应用。
4.一种高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，其特征在于：含有权利要求1或2所述的高效抗菌组合。
5.权利要求4所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，其特征在于通过如下步骤制备得到：
(1)制备白木：对天然木材进行脱木质素处理，洗涤、冷冻干燥，得到白木；
(2)配制水凝胶前驱溶液：在高分子溶液中加入权利要求1或2所述的高效抗菌剂组合，搅拌均匀，超声处理，得到均匀的水凝胶前驱溶液；
(3)制备天然木材基水凝胶骨膜材料：将步骤(1)制得的白木浸入步骤(2)制得的水凝胶前驱溶液中，将水凝胶前驱溶液引入白木；最终交联，洗涤，得到高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料。
6.根据权利要求5所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，其特征在于：
步骤(2)中所述的高分子溶液中的基体高分子为明胶、聚乙烯醇、胶原和海藻酸钠中的至少一种；
步骤(2)中所述的加入高效抗菌剂组合为先加入姜黄素乙醇溶液，后加入植酸溶液；
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中基体高分子的浓度为2～12wt％；
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中姜黄素的浓度为0.15～0.55mg/mL；
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中植酸的浓度为2～12wt％；
步骤(3)中所述的将水凝胶前驱溶液引入白木的步骤如下：将浸有白木的水凝胶前驱溶液先调节为负压进行处理，再释放到常压；负压常压重复0次以上；
步骤(3)中所述的交联的方式为循环冻融交联、氯化钙溶液浸泡交联或京尼平溶液浸泡交联。
7.根据权利要求6所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，其特征在于：
所述的姜黄素乙醇溶液中溶剂为无水乙醇，无水乙醇在水凝胶前驱溶液中的体积不超过5％；
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中基体高分子的浓度为2.5～12wt％；
步骤(2)中所述的水凝胶前驱溶液中姜黄素的浓度为0.19～0.50mg/mL；
所述的处理的条件为在相对真空度不大于-80kPa的负压下处理20～50min；
所述的循环冻融交联按以下步骤进行：将材料放入冷冻不少于8h，取出，放置在室温下不少于4h，此过程重复3次；
所述的氯化钙溶液浸泡交联的条件为于浓度为400～600mM的氯化钙溶液浸泡10～20h；
所述的京尼平溶液浸泡交联的条件为于浓度为40～80mM的京尼平溶液浸泡36～60h。
8.根据权利要求5所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，其特征在于：
步骤(1)中所述的天然木材为天然轻木、天然桐木、天然松木或天然榉木；
步骤(1)中所述的脱木质素处理为将天然木材置于加热的pH为4～5的亚氯酸钠溶液进行反应；
步骤(1)中所述的洗涤为用无水乙醇漂洗后接着用去离子水充分洗涤；
步骤(2)中所述的超声处理的条件为：功率为80～120w、频率为50～55kHz超声处理40～80min。
9.根据权利要求8所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料，其特征在于：
所述的亚氯酸钠溶液的浓度为质量体积比2.5～4.5％；
所述的加热的温度为50～70℃；
所述的反应的时间为4～8h；
步骤(3)中所述的洗涤为用去离子水洗涤。
10.权利要求4～9任一项所述的高效抗菌的天然木材基水凝胶骨膜材料在制备骨膜修复材料中的应用。
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Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104957245A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-10-07 | 张亚南 | 一种草莓保鲜剂及其处理方法 |
| WO2016108041A1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-07 | Trio Healthcare Limited | Antibiofilm compositions |
| CN110405882A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-05 | 南京林业大学 | 一种木质基高强度弹性复合凝胶及其制备方法 |
| CN111068121A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-28 | 浙江农林大学 | 一种木质基仿生骨支架材料的制备方法 |
| CN111297840A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-19 | 山东天音生物科技有限公司 | 一种抗自由基组合物及其制备方法和应用 |
| CN111975909A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-24 | 华南农业大学 | 一种多功能金属化木质材料及其制备方法和应用 |
| CN111978490A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-24 | 南京林业大学 | 一种基于紫外光引发接枝聚合制备弹性木材的方法 |
| US20200407561A1 (en) * | 2019-06-25 | 2020-12-31 | Zhejiang A & F University | Wood-based biomimetic artificial muscle and preparation method and application thereof |
| CN112402695A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-26 | 南方科技大学 | 一种取向结构的原位矿化仿生骨水凝胶复合材料及其制备方法和应用 |
| CN112852003A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-05-28 | 浙江大学 | 采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法、产品及应用 |
| CN113004543A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-22 | 江南大学 | 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法 |
-
2022
- 2022-05-20 CN CN202210550879.1A patent/CN115105516A/zh active Pending
Patent Citations (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2016108041A1 (en) * | 2014-12-30 | 2016-07-07 | Trio Healthcare Limited | Antibiofilm compositions |
| CN104957245A (zh) * | 2015-06-01 | 2015-10-07 | 张亚南 | 一种草莓保鲜剂及其处理方法 |
| US20200407561A1 (en) * | 2019-06-25 | 2020-12-31 | Zhejiang A & F University | Wood-based biomimetic artificial muscle and preparation method and application thereof |
| CN110405882A (zh) * | 2019-08-02 | 2019-11-05 | 南京林业大学 | 一种木质基高强度弹性复合凝胶及其制备方法 |
| CN111068121A (zh) * | 2019-12-30 | 2020-04-28 | 浙江农林大学 | 一种木质基仿生骨支架材料的制备方法 |
| CN111297840A (zh) * | 2020-03-18 | 2020-06-19 | 山东天音生物科技有限公司 | 一种抗自由基组合物及其制备方法和应用 |
| CN111975909A (zh) * | 2020-08-17 | 2020-11-24 | 华南农业大学 | 一种多功能金属化木质材料及其制备方法和应用 |
| CN111978490A (zh) * | 2020-08-28 | 2020-11-24 | 南京林业大学 | 一种基于紫外光引发接枝聚合制备弹性木材的方法 |
| CN112402695A (zh) * | 2020-11-27 | 2021-02-26 | 南方科技大学 | 一种取向结构的原位矿化仿生骨水凝胶复合材料及其制备方法和应用 |
| CN113004543A (zh) * | 2021-02-26 | 2021-06-22 | 江南大学 | 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法 |
| CN112852003A (zh) * | 2021-03-16 | 2021-05-28 | 浙江大学 | 采用竹笋下脚料制备纤维素/海藻酸钠复合气凝胶的方法、产品及应用 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| KUMAR等: "Phytic acid: Blessing in Disguise, a Prime Compound Required for both Plant and Human Nutrition", FOOD RESEARCH INTERNATIONAL, vol. 142, 2 February 2021 (2021-02-02), pages 1 * |
| 常文辽;赵杰;孙晓亮;王锟;吴国锋;周剑;李树祥;孙晗;: "人工骨膜的材料选择、理论设计及生物仿生功能", 中国组织工程研究, no. 04, 14 September 2020 (2020-09-14) * |
| 方妤露;易兵成;沈炎冰;唐寒;张彦中;: "玉米壳纤维增强壳聚糖基水凝胶应用于软骨组织工程支架的潜力", 中国组织工程研究, no. 34, 30 June 2020 (2020-06-30) * |
| 祝世讷等: "中医新知识辞典", 31 December 1994, 中国医药科技出版社, pages: 170 * |
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