CN115429930A - 具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶及制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶及制备方法，所述多功能水凝胶以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱为水凝胶骨架，所述水凝胶骨架交联有表面包覆单宁酸铁的碳化钛纳米片。本发明以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱作为水凝胶骨架，利用非动态共价键光交联表面包覆单宁酸铁的碳化钛MXene纳米片，形成水凝胶，利用MXene@TA/Fe纳米片的非酶抗氧化性能实现铁离子中电子转移，过氧化物酶和过氧化氢酶活性与光热协同，实现纳米片与水凝胶骨架的交联，赋予水凝胶抗菌、抗氧化和促进烧伤伤口愈合的性能。

Description

具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶及制备方法
技术领域
本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶及制备方法。
背景技术
烧烫伤是指由热损伤造成的皮肤屏障的破坏，是最具破坏性的创伤之一，与其他创伤相比，烧伤创面通常具有创伤面积大、形状不规则和严重的出血、极易感染且愈合缓慢等特点。水凝胶敷料可以提供合适的微环境促进伤口修复，也可以作为物理屏障阻止细菌，防止伤口感染。
目前市面上的水凝胶敷料存在抗菌能力差等缺陷，容易造成伤口易发生感染等问题。针对烧烫伤创面，设计一种能够高效抗菌，抗炎，促愈合的双重纳米酶活性多功能水凝胶尤为重要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶及制备方法。本发明以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱作为水凝胶骨架，利用非动态共价键光交联表面包覆单宁酸铁的碳化钛MXene纳米片(MXene@TA/Fe纳米片)，形成水凝胶，利用MXene@TA/Fe纳米片的非酶抗氧化性能实现铁离子中电子转移，过氧化物酶和过氧化氢酶活性与光热协同，实现纳米片与水凝胶骨架的交联，赋予水凝胶抗菌、抗氧化和促进烧伤伤口愈合的性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶，其特征在于，所述多功能水凝胶以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱为水凝胶骨架，所述水凝胶骨架交联有表面包覆单宁酸铁的碳化钛纳米片。
本发明提供一种制备具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将碳化钛铝化合物溶于氢氟酸溶液中，刻蚀12h～96h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片于四甲基氢氧化铵溶液中剥离 12h～96h，离心干燥，得到少层纳米片；
步骤三、将所述少层纳米片分散于去离子水中，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O 溶液，调节pH为7.0～7.5，得到体系C，将所述体系C于5000rpm～8000rpm 的转速下循环离心3min～10min，得到MXene@TA/Fe纳米片；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于40℃～60℃的水浴条件下搅拌反应12h～18h，中和透析，冷冻，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖中滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于40℃～60℃下搅拌反应12h～24h，离心，透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为0.5％～2％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱和交联剂，得到预聚液；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂，搅拌2min～5min，得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶。
上述的方法，其特征在于，步骤一中，所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的10倍～20倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为 30％～50％。
上述的方法，其特征在于，步骤二中，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的0.5倍～1倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为4％～6％。
上述的方法，其特征在于，步骤三中，所述去离子水的质量为少层纳米片质量的1倍～2倍，所述TA溶液体积为少层纳米片质量的1倍～2倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片质量的0.2倍～0.5倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为25mg/mL～40mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液的浓度为5.3mg/mL～10.6mg/mL。
上述的方法，其特征在于，步骤四中，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1％～2％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为0.5％～2％，所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的0.5倍～1.5倍；所述冷冻的温度为 -45℃～-50℃，时间为48h～72h；所述壳聚糖分子量为20万～30万。
上述的方法，其特征在于，步骤五中，所述冷冻干燥的温度为-45℃～ -50℃，时间为48h～72h，所述搅拌反应中搅拌的速率为 200rpm/min～300rpm/min，所述2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/6倍～1/3倍。
上述的方法，其特征在于，步骤六中，所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为20％～30％，交联剂的质量百分浓度为0.2％～0.4％。
上述的方法，其特征在于，步骤七中，所述交联体系中MXene@TA/Fe 纳米片的浓度为0.5mg/mL～2mg/mL，所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的0.5倍～2倍。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶，以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱作为水凝胶骨架，利用非动态共价键光交联表面包覆单宁酸铁的碳化钛MXene纳米片(MXene@TA/Fe纳米片)，形成水凝胶，利用MXene@TA/Fe纳米片的非酶抗氧化性能实现铁离子中电子转移，过氧化物酶和过氧化氢酶活性与光热协同，实现纳米片与水凝胶骨架的交联，赋予水凝胶抗菌、抗氧化和促进烧伤伤口愈合的性能。
2、本发明的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法中，包括将MXene@TA/Fe纳米片分散于含有季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖、磺基甜菜碱和N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的预聚液中，可有效利用MXene的高导电性，加速体系中电子转移速率，使铁离子在三价和二价之间转换。
3、本发明的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法中，包括以接枝有双键的壳聚糖作为预聚体，与两性离子形成非动态共价键，可实现快速的光交联，获得优异抗特异性蛋白吸附性能的水凝胶。
下面结合附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
附图说明
图1为实施例1中的MXene@TA/Fe形貌示意图。
图2为实施例1中水凝胶的光热转化图。
图3为实施例1中水凝胶的过氧化物酶活性图和过氧化氢酶活性图。
图4为实施例1中MXene及MXene@TA/Fe的清除自由基的性能示意图。
具体实施方式
本发明以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱作为水凝胶骨架，利用非动态共价键光交联表面包覆单宁酸铁的碳化钛MXene纳米片 (MXene@TA/Fe纳米片)，形成水凝胶，利用MXene@TA/Fe纳米片的非酶抗氧化性能实现铁离子中电子转移，过氧化物酶和过氧化氢酶活性与光热协同，实现纳米片与水凝胶骨架的交联，赋予水凝胶抗菌、抗氧化和促进烧伤伤口愈合的性能。
实施例1
本实施例提供一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀48h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的15倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为40％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；所述碳化钛铝化合物购买自北科纳米；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片MXene于四甲基氢氧化铵溶液 (TMAOH)中剥离48h，离心干燥，得到少层纳米片MXene；所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的0.6倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为5％；所述剥离为常温搅拌；所述四甲基氢氧化铵购买自上海麦克林生化科技有限公司；
步骤三、将所述少层纳米片MXene分散于去离子水中，搅拌10min，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，搅拌30min，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，用1MNaOH溶液调节pH为7.5，得到体系C，将所述体系C于8000rpm的转速下循环离心5min，得到MXene@TA/Fe纳米片；所述去离子水的质量为少层纳米片MXene质量的2倍，所述TA溶液体积为少层纳米片MXene质量的1.5倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片MXene质量的0.4倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片MXene质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为40mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液中 FeCl3·6H2O的浓度为10.6mg/mL；单宁酸TA购买自来上海麦克林生化科技有限公司；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于60℃的水浴条件下搅拌反应12h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为0.5％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的0.5倍；所述中和透析具体为调节溶液PH 为7后装入8000～14000的透析袋中在去离子水中透析5天；所述冷冻的温度为-50℃，时间为72h；所述壳聚糖分子量为30万，购买自上海麦克林生化科技有限公司；所述甲基丙烯酸酐购买自索莱宝；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于50℃下搅拌反应12h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/3倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为-50℃，时间为72h；所述搅拌反应中搅拌的速率为300rpm/min，所述离心为在 7000rpm离心10min；所述GTAC购买自上海麦克林生化科技有限公司；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为1％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SQMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 30％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.2％；所述磺基甜菜碱购买自索莱宝；所述N、N′-亚甲基双丙烯酰胺购买自上海麦克林生化科技有限公司；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌3min得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶；所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为1mg/mL；所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的1倍；所述分散可以为超声分散；所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂购买自上海麦克林生化科技有限公司。
对比例1
本实施例提供一种水凝胶SQMx的制备方法，包括：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀48h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的15倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为40％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；所述碳化钛铝化合物购买自北科纳米；
步骤二、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于60℃的水浴条件下搅拌反应12h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为0.5％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的0.5倍；所述中和透析具体为调节溶液PH 为7后装入8000～14000的透析袋中在去离子水中透析5天；所述冷冻的温度为-50℃，时间为72h；所述壳聚糖分子量为30万，购买自上海麦克林生化科技有限公司；所述甲基丙烯酸酐购买自索莱宝；
步骤三、向步骤二所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入0.2g 2，3- 环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于50℃下搅拌反应12h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/3 倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为 -50℃，时间为72h；所述搅拌反应中搅拌的速率为300rpm/min，所述离心为在7000rpm离心10min；
步骤四、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为1％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SQMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 30％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.2％；
步骤五、将步骤一所述钛化碳多层纳米片MXene分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌3min得到水凝胶；所述交联体系中钛化碳多层纳米片MXene的浓度为1mg/mL；所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为钛化碳多层纳米片MXene质量的1倍；所述分散可以为超声分散。
性能评价：
图1a为实施例1的MXene@TA/Fe纳米片的制备过程示意图，图1b 为多层MXene的扫描电镜图，图1c为碳化钛铝化合物Ti3AlC2、钛化碳 MXene多层纳米片(Mxene)和MXene@TA/Fe的XRD图谱。图1d为 MXene、MXene@TA/Fe和单宁酸TA的傅里叶红外光谱图。根据图1可知，本发明成功合成MXene@TA/Fe纳米片。图1e为壳聚糖(CS)、甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)和季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)的傅里叶红外光谱图，证明了壳聚糖改性的成功。
图2为实施例1的水凝胶的光热转化性能示意图，其测试方法包括：将样品置于5mL玻璃瓶中，用808nm近红外激光器照射，每30s记录一次温度，结果如图2所示；其中，图2a为具有对应含量Mxene@TA/Fe 的多功能水凝胶在808nm(1W/cm2)激光照射下10min后温度变化图，比如 S-QMC-MTFe 0.5mg是指步骤七中将0.5mg步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于1mL所述预聚液中；图2b为连续5次激光开关循环下的光热性能图；图2c为不同功率下的纳米片水凝胶的光热性能图。根据图2a和 2c可见，温度随水凝胶中纳米粒子的质量百分比含量的增加以及激光功率的增大均增大，根据图2b可知，该水凝胶具有稳定的光热性能。根据图2 所示，本发明的可注射水凝胶具有优异的光热转化能力，
图3为实施例1的水凝胶的双重酶活性表征示意图，其测试方法包括类过氧化物酶活性测试和过氧化氢酶活性测试，其中类过氧化物酶活性测试方法包括：向5mL pH为4的PBS中加入1.92mgTMB(3,3',5,5'-四甲基联苯胺)，平均分成五份，向第一份中加入20μlH2O2，向第二份中加入30mg 对比例1的水凝胶，向第三份中加入30mg实施例1水凝胶，向第四份中加入20μl H2O2和30mg对比例1水凝胶，向第五份中加入20μl H2O2和 30mg实施例1水凝胶，将五份体系分别静置反应30min，利用酶标仪测定全标长，结果如图3a所示。在H2O2存在的条件下，TMB可通过类过氧化物酶的催化作用氧化为蓝色的OxTMB,同时在紫外吸收峰652nm处出现特征吸收峰。过氧化氢酶活性测试方法包括：向pH＝7.4的PBS中加入H2O2，得到H2O2浓度为1M的氧化体系，分别向20mL所述氧化体系中加入30mg 试样，用溶氧测定仪每1min纪录1次溶液中氧气浓度；所述试样分别为实施例1所述预聚液(SQ)、多功能水凝胶(SQMxTFe)和对比例1所述水凝胶(SQMx)，结果如图3b所示。根据图3a可见，本发明的水凝胶在652nm处具有高强度的吸收峰，表现出优异的酶活性。图3b为类过氧化氢酶活性图，表明SQMx和SQMxFe均可将H2O2分解为O2，本发明多功能水凝胶对生成O2的类过氧化氢酶活性贡献更大。
图4为实施例1的水凝胶的自由基清除性能示意图，其测试方法包括 DPPH清除实验、ABTS实验和PTIO实验，其中DPPH清除实验方法包括：将30mg实施例1步骤一所述多层纳米片MXene和步骤三所述 MXene@TA/Fe纳米片分别浸泡在3mL的DPPH溶液中，室温下放置20min，吸取上清液，测定全波长曲线及517nm处的吸光度，计算DPPH 的清除率；所述DPPH溶液中DPPH的质量百分含量为4％；ABTS清除实验包括：将ABTS和过硫酸钾(K2S2O8)溶于水中，得到反应体系，所述反应体系中ABTS的浓度为7.4mM，过硫酸钾浓度为2.6mM，将所述反应体系避光反应12h，得到ABTS自由基阳离子(ABTS+)溶液，将30mg 试样加入3mL所述ABTS自由基阳离子(ABTS+)溶液中，黑暗下反应 20min，吸取上清液，测定全波长曲线及734nm处的吸光度，计算ABTS 的清除率；
PTIO清除实验包括：将3mg的PTIO粉末溶于20mL水中，加入30mg 试样，在37℃水浴反应2h，吸取上清液，测定全波长曲线及557nm处的吸光度，计算PTIO的清除率。图4a为DPPH的吸光度曲线图，4b为ABTS 的吸光度曲线图，4c为PTIO的吸光度曲线图，4d为DPPH的清除率统计图，4e为ABTS的清除率统计图，4f为PTIO的清除率统计图。根据图4 可见，MXene@TA/Fe纳米片自由基清除率更高，表明本发明的含有 MXene@TA/Fe纳米片的水凝胶具有更好的自由基清除能力。
实施例2
本实施例提供一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀24h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的20倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为40％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片MXene于四甲基氢氧化铵溶液 (TMAOH)中剥离48h，离心干燥，得到少层纳米片MXene；所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的0.5倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为4％；所述剥离为常温搅拌；
步骤三、将所述少层纳米片MXene分散于去离子水中，搅拌10min，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，搅拌30min，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，用1MNaOH溶液调节pH为7.5，得到体系C，将所述体系C于8000rpm的转速下循环离心8min，得到MXene@TA/Fe纳米片；所述去离子水的质量为少层纳米片MXene质量的1倍，所述TA溶液体积为少层纳米片MXene质量的1倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片MXene质量的0.2倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片MXene质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为25mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液中 FeCl3·6H2O的浓度为5.3mg/mL；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于60℃的水浴条件下搅拌反应12h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为2％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为2％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的1.5倍；所述中和透析具体为调节溶液PH 为7后装入8000～14000的透析袋中在去离子水中透析5天，所述冷冻的温度为-50℃，时间为72h；所述壳聚糖分子量为30万；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于50℃下搅拌反应12h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/3倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为-50℃，时间为72h；所述搅拌反应中搅拌的速率为300rpm/min，所述离心为在 7000rpm离心10min；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为1％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SBMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 30％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.2％；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌3min得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶；所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为1mg/mL；所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的1倍；所述分散可以为超声分散。
本实施例的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶性能与实施例1基本一致。
实施例3
本实施例提供一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀48h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的20倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为50％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；所述碳化钛铝化合物购买自北科纳米；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片MXene于四甲基氢氧化铵溶液 (TMAOH)中剥离24h，离心干燥，得到少层纳米片MXene；所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的0.6倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为6％；所述剥离为常温搅拌；
步骤三、将所述少层纳米片MXene分散于去离子水中，搅拌10min，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，搅拌30min，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，用1MNaOH溶液调节pH为7.5，得到体系C，将所述体系C于8000rpm的转速下循环离心10min，得到MXene@TA/Fe纳米片；所述去离子水的质量为少层纳米片MXene质量的1倍，所述TA溶液体积为少层纳米片MXene质量的1倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片MXene质量的0.3倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片MXene质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为40mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液中 FeCl3·6H2O的浓度为10.6mg/mL；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于60℃的水浴条件下搅拌反应12h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1.5％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为1％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的1倍；所述中和透析具体为调节溶液PH为 7后装入8000-14000的透析袋中在去离子水中透析5天，所述冷冻的温度为-50℃，时间为48h；所述壳聚糖分子量为30万；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于50℃下搅拌反应24h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/6倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为-50℃, 时间为72h；所述搅拌反应中搅拌的速率为300rmp/min，所述离心为在7000 rpm离心10min；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为0.5％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SBMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 25％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.3％；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌3min得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶；所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为2mg/mL；所述苯基 -2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的0.5 倍；所述分散可以为超声分散。
本实施例的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶性能与实施例1基本一致。
实施例4
本实施例提供一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀72h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的15倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为50％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；所述碳化钛铝化合物购买自北科纳米；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片MXene于四甲基氢氧化铵溶液 (TMAOH)中剥离12h，离心干燥，得到少层纳米片MXene；所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的1倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为4％；所述剥离为常温搅拌；
步骤三、将所述少层纳米片MXene分散于去离子水中，搅拌10min，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，搅拌30min，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，用1MNaOH溶液调节pH为7.0，得到体系C，将所述体系C于5000rpm的转速下循环离心10min，得到MXene@TA/Fe纳米片；所述去离子水的质量为少层纳米片MXene质量的1倍，所述TA溶液体积为少层纳米片MXene质量的1.5倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片MXene质量的0.5倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片MXene质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为40mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液中 FeCl3·6H2O的浓度为5.3mg/mL；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于60℃的水浴条件下搅拌反应18h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为0.5％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的0.5倍；所述中和透析具体为调节溶液PH 为7后装入8000～14000的透析袋中在去离子水中透析5天；所述冷冻的温度为-50℃，时间72h；所述壳聚糖分子量为30万；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于60℃下搅拌反应20h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/6倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为-50℃, 时间为48h；所述搅拌反应中搅拌的速率为250rmp/min，所述离心为在7000 rpm离心10min；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为0.5％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SBMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 30％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.3％；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌2min得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶；所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为0.5mg/mL；所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的2倍；所述分散可以为超声分散。
本实施例的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶性能与实施例1基本一致。
实施例5
本实施例提供一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀96h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的10倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为30％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；所述碳化钛铝化合物购买自北科纳米；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片MXene于四甲基氢氧化铵溶液 (TMAOH)中剥离72h，离心干燥，得到少层纳米片MXene；所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的0.5倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为5％；所述剥离为常温搅拌；
步骤三、将所述少层纳米片MXene分散于去离子水中，搅拌20min，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，搅拌40min，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，用1MNaOH溶液调节pH为7.5，得到体系C，将所述体系C于6000rpm的转速下循环离心3min，得到MXene@TA/Fe纳米片；所述去离子水的质量为少层纳米片MXene质量的1倍，所述TA溶液体积为少层纳米片MXene质量的2倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片MXene质量的0.4倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片MXene质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为25mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液中 FeCl3·6H2O的浓度为10.6mg/mL；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于50℃的水浴条件下搅拌反应12h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为2％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为2％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的1倍；所述中和透析具体为调节溶液PH为7 后装入8000-14000的透析袋中在去离子水中透析5天；所述冷冻的温度为 -50℃，时间为48h；所述壳聚糖分子量为20万；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于50℃下搅拌反应24h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/6倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为-45℃, 时间为72h；所述搅拌反应中搅拌的速率为200rmp/min，所述离心为在7000 rpm离心10min；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为1％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SBMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 20％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.4％；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌5min得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶；所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为1mg/mL；所述苯基 -2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的1倍；所述分散可以为超声分散。
本实施例的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶性能与实施例1基本一致。
实施例6
本实施例提供一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤一、将碳化钛铝化合物(Ti3AlC2)溶于氢氟酸溶液中，刻蚀12h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片MXene；所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的20倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为40％；所述刻蚀为40℃恒温搅拌；所述碳化钛铝化合物购买自北科纳米；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片MXene于四甲基氢氧化铵溶液 (TMAOH)中剥离96h，离心干燥，得到少层纳米片MXene；所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的1倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为4％；所述剥离为常温搅拌；
步骤三、将所述少层纳米片MXene分散于去离子水中，搅拌15min，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，搅拌35min，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，用1MNaOH溶液调节pH为7.0，得到体系C，将所述体系C于7000rpm的转速下循环离心3min，得到MXene@TA/Fe纳米片；所述去离子水的质量为少层纳米片MXene质量的1倍，所述TA溶液体积为少层纳米片MXene质量的1.5倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片MXene质量的0.4倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片MXene质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为40mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液中 FeCl3·6H2O的浓度为10.6mg/mL；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于40℃的水浴条件下搅拌反应18h后加入饱和NaHCO3溶液进行中和透析，再置于真空冷冻干燥机中冻干，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)；所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为0.5％；所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的0.5倍；所述中和透析具体为调节溶液PH 为7后装入8000-14000的透析袋中在去离子水中透析5天；所述冷冻的温度为-45℃，时间为72h；所述壳聚糖分子量为30万；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖(MC)中加入2,3-环氧丙基三甲基氯化铵(GTAC)，于40℃下搅拌反应24h，离心，用去离子水透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)；所述2， 3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/3倍；所述透析作用为去除未反应的试剂和杂质；所述冷冻干燥的温度为-50℃, 时间为60h；所述搅拌反应中搅拌的速率为200rmp/min，所述离心为在7000 rpm离心10min；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖(QMC)溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为2％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱(SBMA)和交联剂N、N′-亚甲基双丙烯酰胺，得到预聚液(SQ)；所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为 30％，N、N′-亚甲基双丙烯酰胺的质量百分浓度为0.3％；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入光引发剂苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂(LAP)，搅拌2min得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶；所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为2mg/mL；所述苯基 -2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的0.5 倍；所述分散可以为超声分散。
本实施例的具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶性能与实施例1基本一致。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何限制，凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶，其特征在于，所述多功能水凝胶以接枝双键、季铵化改性壳聚糖和两性离子磺基甜菜碱为水凝胶骨架，所述水凝胶骨架交联有表面包覆单宁酸铁的碳化钛纳米片。
2.一种制备具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶的方法，其特征在于，包括：
步骤一、将碳化钛铝化合物溶于氢氟酸溶液中，刻蚀12h～96h后，离心至上清pH呈中性，干燥，得到钛化碳多层纳米片；
步骤二、将所述钛化碳多层纳米片于四甲基氢氧化铵溶液中剥离12h～96h，离心干燥，得到少层纳米片；
步骤三、将所述少层纳米片分散于去离子水中，得到体系A，向所述体系A中加入TA溶液，得到体系B，向所述体系B中加入FeCl3·6H2O溶液，调节pH为7.0～7.5，得到体系C，将所述体系C于5000rpm～8000rpm的转速下循环离心3min～10min，得到MXene@TA/Fe纳米片；
步骤四、将壳聚糖粉末完全溶解于乙酸溶液中，得到壳聚糖溶液，将甲基丙烯酸酐逐滴加入至所述壳聚糖溶液中，于40℃～60℃的水浴条件下搅拌反应12h～18h，中和透析，冷冻，得到甲基丙烯酰胺壳聚糖；
步骤五、向步骤四所述甲基丙烯酰胺壳聚糖中滴加2,3-环氧丙基三甲基氯化铵，于40℃～60℃下搅拌反应12h～24h，离心，透析，冷冻干燥，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖；
步骤六、将所述季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖溶解于去离子水中，得到季铵化甲基丙烯酰胺壳聚糖质量百分含量为0.5％～2％的体系D，向所述体系D中加入磺基甜菜碱和交联剂，得到预聚液；
步骤七、将步骤三所述MXene@TA/Fe纳米片分散于所述预聚液中，得到交联体系，向所述交联体系中加入苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂，搅拌2min～5min，得到具有双重纳米酶活性的多功能水凝胶。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤一中，所述氢氟酸的质量为碳化钛铝化合物质量的10倍～20倍，所述氢氟酸溶液中HF的质量百分含量为30％～50％。
4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤二中，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量为钛化碳多层纳米片质量的0.5倍～1倍，所述四甲基氢氧化铵溶液的质量浓度为4％～6％。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤三中，所述去离子水的质量为少层纳米片质量的1倍～2倍，所述TA溶液体积为少层纳米片质量的1倍～2倍，所述FeCl3·6H2O溶液体积为少层纳米片质量的0.2倍～0.5倍，所述TA溶液体积单位和FeCl3·6H2O溶液体积单位均为mL，所述少层纳米片质量的单位为mg，所述TA溶液的浓度为25mg/mL～40mg/mL，所述FeCl3·6H2O溶液的浓度为5.3mg/mL～10.6mg/mL。
6.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤四中，所述壳聚糖溶液中壳聚糖的质量百分含量为1％～2％，所述乙酸溶液的质量百分浓度为0.5％～2％，所述甲基丙烯酸酐的质量为壳聚糖质量的0.5倍～1.5倍；所述冷冻的温度为-45℃～-50℃，时间为48h～72h；所述壳聚糖分子量为20万～30万。
7.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤五中，所述冷冻干燥的温度为-45℃～-50℃，时间为48h～72h，所述搅拌反应中搅拌的速率为200rpm/min～300rpm/min，所述2，3-环氧丙基三甲基氯化铵的质量为步骤四所述壳聚糖粉末质量的1/6倍～1/3倍。
8.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤六中，所述预聚液中，磺基甜菜碱的质量百分浓度为20％～30％，交联剂的质量百分浓度为0.2％～0.4％。
9.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤七中，所述交联体系中MXene@TA/Fe纳米片的浓度为0.5mg/mL～2mg/mL，所述苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基亚磷酸锂的质量为MXene@TA/Fe纳米片质量的0.5倍～2倍。
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