CN115227865A - 一种季铵盐光热协同抗菌运动胶体敷料 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种医疗用品领域的材料，具体是涉及一种具有多模式协同抗菌，抗冻保水，生物相容性的运动胶体敷料的制备方法。为了以DMC、SA，多巴胺和甘油作为主要原料制备一种具有多模式抗菌，粘附，抗冻保水，光热响应的伤口敷料，本发明提供一种运动胶体敷料，以质量百分含量和体积百分含量计，包括以下成分：SA：1wt％‑3wt％，DMC：20wt％‑30wt％，PDA：1wt％‑7wt％，甘油：80v/v％，引发剂：1wt％，交联剂：1wt％。本发明所制备的伤口敷料不仅具有优异的生物安全性，抗冻保水性能，粘附性，同时兼具季铵盐抗菌与光热治疗为一体，具有良好的应用前景。
Description
技术领域:
本发明涉及一种医疗用品领域的材料，具体是涉及一种具有多模式协同抗菌，抗冻保水，生物相容性的运动胶体敷料的制备方法。
技术背景:
皮肤是生物体的第一道屏障，在平衡体温调节代谢，保护内部组织不受外界微生物侵扰等方面起着重要的作用。然而，人类皮肤容易受到擦伤，割伤，烧伤等不同形式的伤害。在创面的自修复过程中，细菌感染是难以避免的，处理不当将会导致伤口化脓，溃烂，内部组织损伤加剧，缓慢的伤口愈合过程和持续的疼痛对患者造成巨大的生理和心理压力。目前常用的抗菌手段主要有两类，一类是通过以水凝胶为基底络合负载Ag、Cu等金属离子或ZnO、TiO2等金属氧化物纳米粒子，利用金属离子的可控释放杀死细菌；另一类是利用带正电荷的季铵盐，通过热聚，光聚等手段形成高分子抗菌膜或凝胶。季铵盐抗菌剂的使用具有广谱、长效、安全的特点，避免了重金属离子在体内富集而对人体造成二次伤害。
甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)作为一种常见的季铵盐单体，其分子结构中带正电荷的-NH4 +通过与带负电荷细菌膜的相互作用，破坏细菌的膜结构使得细菌体的蛋白质等营养物质外泄，最终杀死细菌。同时，DMC单体的可聚合性，使得其能通过自由基聚合形成连续的PDMC聚合物网络，进而形成凝胶等多种类型的抗菌材料。
相比于DMC优异的抗菌特性，其存在生物相容性不足的缺点。海藻酸钠(SA)一种来自植物的天然高分子多糖，在食品和医药领域的广泛使用已经证明了其优异的生物安全性。海藻酸钠的加入一方面可以改善凝胶敷料的生物相容性，另一方面通过链缠结或氢键相互作用提高敷料的机械性能。受贻贝启发的类粘附蛋白物质-多巴胺(DA)，在弱碱性环境中易氧化聚合形成聚多巴胺(PDA)。PDA具有优异的粘附性和光热转换性能，并且与传统的光热剂(MXene、碳纳米管、石墨烯等)相比，优异的生物安全性是其突出的优点。因此，PDA可作为一种生物安全的光热剂应用到光热治疗。
在凝胶敷料的制备过程中，由于PDA的自由基淬灭性能会阻碍DMC的自由基聚合。因此，将PDA与抗冻保水剂甘油复配形成混合分散液，通过动态的溶剂置换对凝胶敷料进行功能化修饰。
综上所述，利用季铵盐单体自由基聚合和动态溶剂置换法制备的SA/DMC基复合有机凝胶敷料，不仅具有优异的生物安全性，抗冻保水性能，同时兼具季铵盐抗菌与光热治疗为一体。
发明内容：
针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种具备环境适应性，高效抗菌性为一体的多功能运动胶体敷料，从而加速伤口愈合。
第一方面，本发明通过以下技术方案实现：一种季铵盐光热协同抗菌运动胶体敷料，包括如下成分：海藻酸钠(SA)，甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(DMC)，聚多巴胺(PDA)，甘油，过二硫酸钾(KPS)，PEGDA400。
本发明提供的是具备环境适应性，季铵盐光热协同抗菌的复合有机凝胶敷料，主要成分是季铵盐单体DMC和天然高分子海藻酸钠，DMC的可聚合性是形成凝胶的基础，同时具备导电和抗菌性能，海藻酸钠具备优异的生物相容性。以过二硫酸钾为引发剂，PEGDA400为交联剂在海藻酸钠溶液中引发DMC聚合，形成SA/DMC凝胶。最后通过动态溶剂置换法，引入抗冻保水因子(甘油)以及生物光热剂(PDA)，提高凝胶的环境适应性的同时赋予凝胶光热响应性能。
优先的海藻酸钠的质量分数为1-3wt％，例如可以是1wt％，2wt％，3wt％。DMC的质量分数为20-30wt％，例如可以是20wt％，25wt％，30wt％。海藻酸钠和DMC的质量分数指的是其质量占混合溶液总质量的比值。
本发明中，按照单体DMC质量的1wt％加入交联剂PEGDA400。
本发明中，甘油和多巴胺溶液作为动态置换液的主要成分，在提高凝胶机械性能的同时，可以赋予凝胶抗冻保水和光热响应的性能。
优先的，置换液中多巴胺溶液的体积分数为20-80v/v％，可以是20v/v％，40v/v％，60v/v％，80v/v％。
第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的季铵盐光热协同抗菌运动胶体敷料的制备方法，具体包括以下几个步骤：
具体地，运动胶体敷料的制备方法，具体按照以下步骤制备：
(1)配备SA/DMC混合液
将DMC溶液(80wt％)在去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA/DMC凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾，交联剂PEGDA400，超声分散，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA/DMC凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度的分散液与甘油按体积比进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA/DMC基复合有机凝胶
室温下，将凝胶置于不同的混合置换液中，空气氛围中放置24h，擦干凝胶表面得到复合有机凝胶。
附图说明：
图1为本发明中SA3DMC25凝胶及SA3DMC25基复合有机凝胶的光学照片。
图2为本发明中SA3DMC25基复合有机凝胶在近红外光下高效的协同杀菌照片。
具体实施方式：
实施例1
(1)配备SA/DMC混合液
将3.125gDMC溶液(80wt％)在6.575g去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入0.3g海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA3DMC25凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾(0.025g)，交联剂PEGDA400(250μL，0.1g/mL),超声5min，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧30min后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA3DMC25凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度分散液与甘油按体积比(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA3DMC25基复合有机凝胶
室温下，将SA3DMC25凝胶浸入置换液(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)中，其中PDA分散液浓度为1wt％。空气氛围中放置24h，得到SA3DMC25基复合有机凝胶。
实施例2
(1)配备SA/DMC混合液
将3.125gDMC溶液(80wt％)在6.575g去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入0.3g海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA3DMC25凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾(0.025g)，交联剂PEGDA400(250μL，0.1g/mL),超声5min，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧30min后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA3DMC25凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度分散液与甘油按体积比(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA3DMC25基复合有机凝胶
室温下，将SA3DMC25凝胶置于置换液(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)中，其中PDA分散液浓度为3wt％。空气氛围中放置24h，得到SA3DMC25基复合有机凝胶。
实施例3
(1)配备SA/DMC混合液
将3.125gDMC溶液(80wt％)在6.575g去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入0.3g海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA3DMC25凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾(0.025g)，交联剂PEGDA400(250μL，0.1g/mL),超声5min，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧30min后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA3DMC25凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度分散液与甘油按体积比(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA3DMC25基复合有机凝胶
室温下，将SA3DMC25凝胶置于置换液(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)中，其中PDA分散液浓度为5wt％。空气氛围中放置24h，得到SA3DMC25基复合有机凝胶。
实施例4
(1)配备SA/DMC混合液
将3.125gDMC溶液(80wt％)在6.575g去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入0.3g海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA3DMC25凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾(0.025g)，交联剂PEGDA400(250μL，0.1g/mL),超声5min，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧30min后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA3DMC25凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度分散液与甘油按体积比(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA3DMC25基复合有机凝胶
室温下，将SA3DMC25凝胶置于置换液(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)中，其中PDA分散液浓度为7wt％。空气氛围中放置24h，得到SA3DMC25基复合有机凝胶。
实施例5
(1)配备SA/DMC混合液
将3.125gDMC溶液(80wt％)在6.575g去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入0.3g海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA3DMC25凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾(0.025g)，交联剂PEGDA400(250μL，0.1g/mL),超声5min，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧30min后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA3DMC25凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度分散液与甘油按体积比(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA3DMC25基复合有机凝胶
室温下，将SA3DMC25凝胶置于置换液(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)中，其中PDA分散液浓度为9wt％。空气氛围中放置24h，得到SA3DMC25基复合有机凝胶。
实施例6
(1)配备SA/DMC混合液
将3.125gDMC溶液(80wt％)在6.575g去离子水中均匀混合。在得到的均匀混合溶液中加入0.3g海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用。
(2)制备SA3DMC25凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾(0.025g)，交联剂PEGDA400(250μL，0.1g/mL),超声5min，磁力搅拌至得到均匀的混合液。真空环境除氧30min后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA3DMC25凝胶。
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液。室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链。将得到的不同质量浓度分散液与甘油按体积比(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)进行复配，形成混合置换液。
(4)制备SA3DMC25基复合有机凝胶
室温下，将SA3DMC25凝胶置于置换液(甘油：80v/v％，PDA分散液：20v/v％)中，其中PDA分散液浓度为10wt％。空气氛围中放置24h，得到SA3DMC25基复合有机凝胶。
Claims (6)
1.一种季铵盐光热协同抗菌运动胶体敷料，其特征在于：所述季铵盐光热协同抗菌运动胶体敷料包括海藻酸钠、甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵、聚多巴胺、甘油。
2.根据权利要求1所述的运动胶体敷料，其特征在于，以质量百分含量和体积百分含量计，所述主要成分占比为SA：1wt％-3wt％、DMC：20wt％-30wt％、PDA：1wt％-10wt％、甘油：80v/v％。
3.根据权利要求1或2所述的运动胶体敷料，其特征在于，运动胶体敷料具有抗冻保水、光热响应、协同抗菌等多种功能。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的运动胶体敷料，其特征在于，所述的制备方法包括以下步骤：
(1)配备SA/DMC混合液
将DMC溶液(80wt％)在去离子水中均匀混合，在得到的均匀混合溶液中加入海藻酸钠粉末，70℃加热搅拌5h得到均匀的SA/DMC混合液，冷却备用；
(2)制备SA/DMC凝胶
在SA/DMC混合液中加入引发剂过二硫酸钾，交联剂PEGDA400，超声分散，磁力搅拌至得到均匀的混合液，真空环境除氧后，将混合液注入由玻璃板和橡胶垫组成的模具中，70℃热聚8h得到SA/DMC凝胶；
(3)制备甘油/PDA混合置换液
将DA溶解在磷酸缓冲液(pH＝8.5)中，配置不同浓度的DA(1wt％-10wt％)溶液，室温下，空气氛围中搅拌30min产生PDA链，将得到的不同质量浓度的分散液与甘油按体积比进行复配，形成混合置换液；
(4)制备SA/DMC基复合有机凝胶
室温下，将凝胶置于不同的混合置换液中，空气氛围中放置24h，擦干凝胶表面得到复合有机凝胶。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述的缓冲液为磷酸缓冲液，pH值为8.5。
6.根据权利要求4所述的复合止血海绵的制备方法，其特征在于，所述的混合置换液的体积比例为甘油80v/v％，PDA分散液：20v/v％。
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| CN202210876927.6A CN115227865A (zh) | 2022-07-25 | 2022-07-25 | 一种季铵盐光热协同抗菌运动胶体敷料 |
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