CN116102884A - 聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶、制备方法及应用 - Google Patents
聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶、制备方法及应用 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供了一种聚乙烯亚胺‑聚丙烯酸‑壳聚糖水凝胶、制备方法及应用，涉及生物医学应用领域，本发明实施例中提供的聚乙烯亚胺‑聚丙烯酸‑壳聚糖水凝胶可以保护伤口并隔离消化道内容物的侵蚀，以提前预防动脉出血，同时材料本身也能止血和促进伤口愈合。通过引入壳聚糖构建多氢键和静电相互作用体系，得到的水凝胶具有超快凝胶化、强组织粘附、抗胃酸、抗爆裂、生物相容性、止血和组织修复等特点。PEI/PAA/CS水凝胶可以粘附在溃疡表面并在伤口上形成保护，以防止动脉出血。PEI/PAA/CS水凝胶还具有止血和促进伤口修复的能力，这已在大鼠和兔子的各种出血模型中得到证实。所有这些因素表明，PEI/PAA/CS水凝胶在降低溃疡性动脉出血风险方面具有良好的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及生物医学应用研究领域，特别是涉及一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶、制备方法及应用。
背景技术
上消化道出血是一种常见的危急重症，具有发病突然、病情发展迅速和死亡率高的特点，大多数由消化道溃疡，尤其是胃溃疡引起。由于胃壁周围有大量血管，如果胃溃疡得不到及时治疗，溃疡表面会逐渐加深扩张并腐蚀血管，导致破裂出血。冷刺激、高血压和胃酸也可能会加剧损伤，使血管破裂和出血恶化，当溃疡下方有动脉时，可能会导致大出血，甚至导致死亡。目前，内镜联合介入是消化道出血止血的临床常用方法，通常的治疗方法包括注射药物、电凝、止血夹等，在大多数情况下可以实现急性止血。然而，对于溃疡性动脉出血，特别是内镜手术困难区域(如十二指肠后壁)的出血、弥漫性出血、肿瘤性出血和复发性出血，这些止血方法的治疗效果有效有限。目前临床上有一些用于消化道伤口止血的材料，包括Hemospray(一种内窥镜止血粉)和多糖止血剂等，但主要针对静脉出血和血液渗出。
目前，尽管药理学和内镜治疗取得了一些进展，但由于出血时间的敏感性以及胃潮湿、酸性和高度动态环境的复杂性，溃疡性动脉出血仍然难以有效治疗。
因此，目前亟需一种新的溃疡性动脉出血治疗方案。
发明内容
为解决上述背景技术中存在的问题，本发明提供了一种牙聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶、制备方法及应用。
第一方面，本发明提供了一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶为多孔结构，孔径范围在5微米～30微米之间。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶在pH＝1的酸性胃模拟缓冲液中浸泡28天后剩余53.7％。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶在浸在酸性胃模拟缓冲液中的猪胃组织的粘附强度为15.7kPa。
第二方面，本发明提供了一种水凝胶的制备方法，所述方法包括：
将质量分数为10％的聚乙烯亚胺溶液、质量分数为10％聚丙烯酸溶液和质量分数为2％的壳聚糖溶液以2:2:1～2的体积比例均匀混合，得到混合溶液；
对所述混合溶液进行冷冻干燥，得到混合样品；
对所述混合样品进行研磨，得到聚乙烯亚胺/聚丙烯酸/壳聚糖粉末；
将所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水混合，形成水凝胶。
第三方面，本发明提供了一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶在制备预防溃疡动脉出血的制剂中的应用，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶用于对溃疡伤口形成保护，隔离消化道内容物的侵蚀，以提前预防动脉出血。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还用于在伤口发生出血后对伤口进行止血。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还用于促进伤口愈合。
第四方面，本发明提供了一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶在制备止血制剂中的应用，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶粉末用于喷涂至伤口，形成所述水凝胶，以对伤口进行止血并促进伤口愈合。
本发明实施例中提供的水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖(PEI/PAA/CS)粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。该水凝胶具有较强的湿组织粘附性、抗胃酸、抗爆破压力、优异的机械性能和良好的生物相容性，并能止血和促进组织修复。其中壳聚糖(CS)链中大量带正电荷的氨基可以大量吸引带负电荷的红细胞和血小板，促进血液凝固。此外，CS还提供了大量的氨基和羟基，并且具有正电荷，可以形成大量的氢键以及三种分子之间的静电相互作用，从而加强PEI/PAA/CS水凝胶的分子间结合，并改善其物理和化学性质。
从而，本发明实施例中提供的聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶，能够强黏附在溃疡表面，隔离消化道内容物的侵蚀，保护有出血风险的地方，提前预防动脉出血，并且聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还具有止血功能和促进伤口愈合的功能，即使伤口发生出血，也可以对伤口进行执行，并促进溃疡伤口的愈合。由此，本发明实施例提供了一种多功能的聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶，针对胃溃疡动脉出血的特殊临床需求，不仅可以实现有效预防胃溃疡动脉出血，还可以在发生出血后对伤口进行止血以及促进伤口愈合。
附图说明
图1是本发明实施例中制备的水凝胶的表征探索及结果分析图；
图2是本发明实施例中制备的水凝胶的组织粘附性能实验及结果分析图；
图3是本发明实施例中PEI/PAA/CS水凝胶的隔离酸环境效应和抗爆破压力性能结果分析图；
图4是本发明实施例提供的水凝胶的细胞生物相容性结果分析图；
图5是本发明实施例提供的水凝胶的Transwell培养试验模型结果分析图；
图6是本发明实施例中尾静脉出血模型和肝出血模型相关实验结果分析图；
图7是本发明实施例制备的水凝胶在兔出血模型中的止血性能评估结果分析图；
图8是本发明实施例中H&E染色对出血伤口部位的组织学分析结果图；
图9是本发明实施例中出血伤口组织的免疫细胞化学分析结果图。
具体实施方式
提供下述实施例是为了更好地进一步理解本发明，并不局限于所述最佳实施方式，不对本发明的内容和保护范围构成限制，任何人在本发明的启示下或是将本发明与其他现有技术的特征进行组合而得出的任何与本发明相同或相近似的产品，均落在本发明的保护范围之内。
实施例中未注明具体实验步骤或条件者，按照本领域内的文献所描述的常规实验步骤的操作或条件即可进行。所用试剂以及其他仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市场购买获得的常规试剂产品。
近年来，粘附性水凝胶由于其好的组织粘附性、渗透性、机械性能、生物相容性，已被研究用于伤口敷料、药物输送系统、止血剂、可穿戴设备和组织工程。最近的研究表明，聚乙烯亚胺/聚丙烯酸(PEI/PAA)粉末由于强的物理相互作用，可以快速吸收界面水，形成生物粘附性水凝胶，并有效地密封受损的猪胃。然而，由于PEI/PAA水凝胶缺乏止血和促进伤口修复的能力，胃的正常生理蠕动可能会干扰长期牢固的组织粘附。此外，PEI具有一定的细胞毒性，可能对溃疡伤口具有一定的组织刺激作用。因此，有必要进一步优化PEI/PAA水凝胶的物理化学和生物性质，引入一些天然聚合物材料可能是一种解决方案。
壳聚糖(CS)是一种天然多糖，因其良好的生物相容性、生物粘附性、止血性能、抑菌性和促进修复而广泛应用于生物医学应用。本发明实施例经过一系列地探索后，提出了将CS引入PEI/PAA水凝胶，以改善其生物相容性、止血和组织修复能力。
在本发明实施例中，引入CS来优化PEI/PAA水凝胶的生物相容性、组织粘附、止血和组织修复能力。并系统地表征了PEI/PAA/CS水凝胶的物理化学和生物学性质，包括湿组织粘附、降解、抗胃酸、耐爆裂性和生物相容性，并通过与PEI/PAA和PEI/PAA/SA水凝胶进行比较，深入研究了添加CS后对水凝胶这些性质的影响和机制。此外，还进一步评估了PEI/PAA/CS水凝胶在大鼠和家兔各种出血模型中的止血和促进伤口愈合性能。从而，本发明实施例提出了一种生物材料聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶(PEI/PAA/CS水凝胶)，该生物材料可以对胃溃疡伤口形成保护，并隔离消化道内容物的侵蚀，以提前预防动脉出血。
为使本领域技术人员更好地理解本发明，以下通过具体的实施例来说明本发明提供的牙聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶、制备方法及应用。
材料：聚乙烯亚胺(PEI，Mw≈70000)50％水溶液，聚丙烯酸(PAA，Mw≈3000)50％水溶液和海藻酸钠(SA，纯度90％，G/M比值＝1)购自上海阿拉丁生化科技有限公司。壳聚糖(CS)(MW＝180kDa，脱乙酰度(DDA)＝84％)、荧光素二乙酸酯(FDA)、碘化丙啶(PI)和胃蛋白酶(猪胃粘膜来源)购自Sigma-Aldrich(美国)。DMEM培养基、RPMI-1640培养基和胎牛血清(FBS)购自Gibco(美国)。小鼠成纤维细胞(L929细胞)、人胃上皮细胞(GES-1细胞)、人类正常食管上皮细胞(HEEC细胞)和HUVEC购自昆明细胞库(中国科学院)。
实施例1：聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶的制备及性能探索
PEI/PAA/CS水凝胶的制备：
将PEI和PAA 50％水溶液用去离子水稀释至10％。CS溶于1％的醋酸溶液，制备2％(w/v)CS溶液。SA溶于去离子水中，制备2％(w/v)SA溶液。10％PEI和10％PAA以1:1的体积比均匀混合。10％PEI、10％PAA水溶液和2％(w/v)CS溶液以2:2:1的体积比例均匀混合。10％PEI、10％PAA水液和2％(v/v)SA溶液以2:2:1的体积比例混合。混合均匀后，立即浸入液氮中约10分钟，然后转移到真空冷冻干燥机(Virtis Wizard2.0，USA)中并冷冻干燥48小时。最后，取出冷冻干燥的样品并研磨，并使用筛子(160目，孔径96μm)筛3次，以获得三种粒度均匀的PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末。PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶由粉末和去离子水混合，自发形成凝胶。PEI/PAA和PEI/PAA/SA水凝胶用作对照组。
材料的表征：
用倒置管法研究了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末的自凝胶化时间。使用光谱仪(Nicolet FTIR 6700，Thermo Scientific，USA)进行傅里叶变换红外(FTIR)光谱分析。样品的热稳定性用热分析仪(TGA/DSC2，METTLER-TOLEDO)表征，将样品冷冻干燥，在N2气下，以10℃/min的加热速率从30℃至500℃进行热重分析(TGA)分析。使用扫描电子显微镜观察水凝胶的微观结构。
耐酸性能实验：
水凝胶用于保护胃溃疡中暴露的动脉血管，需要在胃酸环境中保持一段时间，有必要研究水凝胶的耐酸性能。
为了模拟体内胃酸降解，本发明实施例制备了两种胃酸模拟缓冲液。用1mol/LHCl、1mol/L NaOH将PBS分别调节至pH＝1和4，并加入胃蛋白酶(Sigma Aldrich，USA)，浓度为50U/mL。用电子天平称量水凝胶的初始重量(M0)，然后将水凝胶浸入两种酸性模拟胃缓冲液中，并移至37℃恒温培养箱中。在不同的时间点，取出水凝胶样品并称重(Mt)。测量三个平行水凝胶以获得平均值。最后计算降解率：(M0-Mt)/M0×100％。
图1示出了本发明实施例中制备的水凝胶的表征探索及结果分析图。其中，a部分表示通过倒置试管法测试凝胶时间的实验过程示意图；b部分表示水凝胶的凝胶化时间(n＝3，ns表示无显著差异)；c部分表示水凝胶的FTIR光谱；d部分表示水凝胶的TGA曲线。e部分表示水凝胶在酸性胃模拟缓冲液中的降解率(pH＝4)；f部分表示水凝胶在酸性胃模拟缓冲液中的降解率(pH＝1)；g部分表示PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶的SEM图像。
由图1可知，通过冷冻干燥和研磨制备了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末，它们可快速吸收去离子水并自发形成水凝胶。三种水凝胶的自凝胶时间小于3秒，没有显著差异(如图1中b部分所示)。三种水凝胶的FTIR光谱如图1中c部分所示，可知，在PEI/PAA水凝胶中，羧酸(-COOH)峰值位于1635cm-1和胺基(-NH2或-NH)峰位于1545cm-1。在PEI/PAA/CS凝胶中羧酸峰和胺基峰移动到1632cm-1和1543cm-1。在PEI/PAA/SA水凝胶中，羧酸和胺基团的峰值移动到1631cm-1和1541cm-1。PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶中特征羧酸和胺基团峰的轻微移动没有产生新的特征峰，表明PEI、PAA、CS和SA通过物理相互作用(如氢键和静电相互作用)而不是共价键交联。
图1中d部分显示了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA样品的TGA曲线。三种水凝胶显示出类似的降解曲线，具有三个步骤的重量损失。在环境温度(30–170℃)下，第一个降解步骤归因于样品中残留的水分和水分的蒸发，然后在170–280℃时相对缓慢地降低。280至460℃的显著重量损失对应于水凝胶网络的聚合物链骨架(PEI、PAA、CS和SA)降解。最后，将温度升高至500℃，PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA分别保持其初始重量的3.8％、6.8％和3.2％。
图1中e部分和f部分显示了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶在两种酸性胃模拟缓冲液(pH＝1和4)中28天的降解结果。在pH＝1的酸性胃模拟缓冲液中，PEI/PAA和PEI/PAA/SA水凝胶在7天后分别降解约35.7％和30.5％；然而，PEI/PAA/CS水凝胶仅降解了26.4％。在28天时，PEI/PAA和PEI/PAA/SA水凝胶分别降解55.0％和49.7％，PEI/PAA/CS水凝胶降解46.4％。在pH＝4的酸性胃模拟缓冲液中，PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶在28天后分别降解了40.4％、35.4％和37.4％。PEI/PAA/CS水凝胶的降解是三种水凝胶中最慢的，28天后，即使在pH＝1的酸性胃模拟缓冲液中，水凝胶也保持了53.7％。
图1中g部分显示了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶的内部结构。PEI/PAA水凝胶的孔数量相对较少、孔径较大且不均匀。PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶显示出多孔结构。对于PEI/PAA/CS水凝胶，多孔结构的孔径较小，微观结构更致密和均匀。
组织粘附实验：
本发明实施例还使用相关技术中成熟的组织残留法和搭接剪切试验评估了水凝胶的组织粘附。具体的，从当地屠宰场收集新鲜猪胃，并在生理盐水中洗涤。取一块猪胃组织(2cm×6cm)，将2ml(V1)水凝胶缓慢均匀地倒入组织中间，然后将组织固定在斜槽上。用20ml(V2)蒸馏水以2mL/s的速率冲洗组织，收集液体以测量体积(V3)。最后，粘附到胃组织的水凝胶百分比计算如下：[(V1+V2-V3)/V1]×100％。
本发明实施例评估了水凝胶在胃酸环境中的粘附性能，将磷酸盐缓冲盐水(PBS)调节至pH＝1，并添加一定量的胃蛋白酶(Sigma Aldrich，USA)，其作为酸性胃模拟缓冲液。猪胃组织(2cm×6cm)在缓冲液中浸泡1小时，放在37℃培养箱。将水凝胶涂覆在其中一个组织的表面上，然后立即将另一个组织面对面放置(粘合面积：S＝2×2cm2)，并在200g重量下保持5分钟。然后使用机械试验机拉开组织，记录拉动时所需的最大力(F)。拉伸剪切强度的计算如下：F/S。测量重复三次。
图2示出了本发明实施例中制备的水凝胶的组织粘附性能实验及结果分析图。其中，a部分表示冲洗后粘附在组织表面的水凝胶百分比(n＝3)；b部分表示水凝胶与猪胃的粘附强度(平均值±SD，n＝3，*p<0.05)；c部分表示将猪胃组织浸入酸性胃模拟缓冲液中，搭接剪切试验评估粘附强度的实验过程；d部分表示PEI/PAA/CS水凝胶在各种组织上的粘附，包括胃、肠、皮肤、心脏和肾脏；e部分表示拉伸、弯曲、扭曲、浸泡和冲洗后，PEI/PAA/CS水凝胶仍牢固地粘附在猪胃组织上(水凝胶用罗丹明B染色)。
本发明实施例使用组织残留法和搭接剪切试验评估了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶的组织粘附。由图2中a部分可知，三组测试的水凝胶表现出明显的组织粘附，冲洗后的粘附百分比均大于90％。在37℃的酸性胃模拟缓冲液中浸泡1小时后，立即使用搭接剪切试验(一种测定组织粘合剂粘附强度的标准试验)对水凝胶在猪胃上的粘附强度进行量化。三种水凝胶对浸在酸性胃模拟缓冲液中的猪胃组织的粘附强度大于12.8kPa，PEI/PAA/CS的粘附强度约为15.7kPa，显著高于PEI/PAA水凝胶(如图2中b部分所示)。三种水凝胶对不含酸性缓冲液的猪胃组织的粘附强度大于17.7kPa，PEI/PAA/CS的粘附强度也显著高于PEI/PAA水凝胶。CS的引入增加了凝胶和组织之间的粘附力。图2中d部分显示了PEI/PAA/CS水凝胶粘附于各种组织，包括胃、肠、皮肤、心脏和肾脏。如图2中e部分所示，尽管拉伸、弯曲、扭曲、浸泡和冲洗，PEI/PAA/CS水凝胶仍牢固地粘附在猪胃组织上(水凝胶用罗丹明B染色以获得更好的观察)。
隔离胃酸环境实验：
理想的生物材料可以粘附在胃溃疡表面，作为物理屏障，防止受损伤口被胃酸进一步破坏，保护溃疡部位暴露的动脉血管。本发明实施例设计了一个模型来研究PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶的胃酸环境效应。在Transwell 12孔板的上室加入水凝胶(高度＝4mm)，然后将pH＝1的PBS加在水凝胶上面，PBS(pH＝7.2)添加到孔板的下室。在各个时间点测量上室和下室的pH，直到达到平衡。实验重复三次。
血管爆破压力实验：
为了评估水凝胶的抗爆破压力以模拟急性动脉出血情况，本发明实施例设计了一个血管破裂压力模型来研究水凝胶的保护作用。从屠宰场获得了一块新鲜的猪肠，用生理盐水清洗。猪肠光滑的外表面类似血管组织，且表面积大便于观察和处理。本发明实施例将猪肠包裹在注射器的切割端用橡皮筋固定住，将该装置连接到医用三通阀上。三通阀的左侧连接注射泵，右侧连接数字差压计。为了模拟动脉破裂，使用针头在肠的中心分别制造0.8mm、2mm和3mm的缺损。实验组中用水凝胶封闭了缺损，对照组不做任何处理。在水凝胶封闭缺陷五分钟后，注射泵以10mL/min的速度将PBS注射到密封装置中，PBS从缺陷中爆破出来时的压力被认为是破裂压力。实验重复三次并取平均值。
图3示出了本发明实施例中PEI/PAA/CS水凝胶的隔离酸环境效应和抗爆破压力性能结果分析图。其中，a部分、部分、c部分分别表示PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶Transwell孔板上室和下室的pH变化；d部分表示动脉血管破裂压力模型示意图；e部分表示爆破压力试验的实验照片；f部分表示猪肠中水凝胶的抗爆破压力测试结果(缺损直径＝0.8mm)、g部分表示猪肠中水凝胶的抗爆破压力测试结果(缺损直径＝2mm)、h部分表示猪肠中水凝胶的抗爆破压力测试结果(缺损直径＝3mm)。
当PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶隔离酸性环境时，Transwell孔板的上室和下室的pH变化如图3中a部分-c部分所示。可知，在三个水凝胶实验组中，随着时间的延长，上室的pH升高，下室的pH降低。PEI/PAA水凝胶的上室和下室的pH在第四天达到平衡，PEI/PAA/SA水凝胶在第四天后接近平衡，但PEI/PAA/CS水凝胶在第五天之前达到平衡。PEI/PAA/CS水凝胶在胃酸环境中的分离效果最好。
本发明实施例将水凝胶组织界面暴露于增加的流体压力，以模拟真实的动脉出血情况。与对照组相比，PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶均显示出显著的保护作用(如图3中f部分-h部分所示)。当缺陷直径为0.8mm时，水凝胶均表现出良好的耐破裂性，压力分别为150.6mmHg、154.3mmHg和151.6mmHg。当缺损直径为2mm时，PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA显示出比PEI/PAA水凝胶更好的耐爆裂性，压力分别为143.6mmHg、137.7mmHg和130.3mmHg。当缺陷直径为PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶表现出比PEI/PAA水凝胶更强的抗爆裂压力，PEI/PAA/CAS在125.6mmHg的压力下表现出最好的抗爆裂压力性能。
细胞生物相容性研究
用CCK-8测定测定细胞毒性和增殖，并使用FDA/PI染色观察形态学。用水凝胶浸提液培养L929、GES-1、HEEC和HUVEC细胞进行增殖实验。细胞以5×103细胞/孔的速度接种于96孔板上。24h后取出培养基，用不同水凝胶样品的浸提液代替，孵育24h、48h和72h后，吸出培养液，加入含10％ CCK-8的新鲜无血清培养基在37℃下孵育2h，酶标仪测量吸光度。在24h、48h和72h，用FDA和PI对细胞进行活死染色，使用共聚焦激光扫描显微镜(CLSM,LSM880Airyscan with STEDYCON,Carl Zeiss,Germany)对细胞形态进行成像。
用Transwell培养法研究了水凝胶在酸性环境中对L929和GES-1细胞的保护作用。简单地说，在Transwell 12孔的上室中接种2×104细胞，并在下室中添加完整的培养基。待细胞贴壁后，在上腔中加入水凝胶覆盖细胞表面，然后加入酸性培养基(将完全培养基pH调为1)。对照组不做处理。在培养24、48、72h后测定CCK8测试。
ELISA检测
EGF、VEGF和FGF是三种典型的与伤口愈合相关的生长因子，通过ELISA试剂盒进行定量检测。GES-1细胞(2×105细胞/孔)在24孔板中和水凝胶样品的一起孵育48小时，收集上清液并以1000×g离心20分钟。然后，根据试剂盒制造商的说明书，使用ELISA试剂盒测量上清液中EGF、VEGF和FGF的总浓度。每组5个平行样本。
实验结果如图4和图5所示，图4示出了本发明实施例提供的水凝胶的细胞生物相容性结果分析图，其中，a部分表示在24小时后用水凝胶浸提溶液处理后L929细胞的存活率(n＝5)；b部分-e部分分别表示L929、GES-1、HEEC和HUVEC在使用CCK-8测定用各种水凝胶的浸出液处理后的增殖能力(平均值±SD，n＝5，*p<0.05，**p<0.01)；f部分表示用PEI/PAA/CS水凝胶的浸提溶液处理后HUVEC的FDA/PI染色；g部分-h部分分别表示用不同水凝胶的浸提溶液处理后L929和GES-1细胞的FDA/PI染色。所有标尺＝100μm。
图5示出了本发明实施例提供的水凝胶的Transwell培养试验模型结果分析图，其中，a部分表示Transwell培养试验模型；b部分和c部分分别表示使用CCK-8测定法测定Transwell培养试验模型中L929和GES-1细胞的增殖能力(平均值±SD，n＝5，*p<0.05，**p<0.01)；d部分-f部分分别表示PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶培养48小时的GES-1细胞中VEGF、EGF和FGF的表达。
由图可知，L929细胞在PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶浸提液中的存活率分别为80％、91％和86％，表明水凝胶无毒，PEI/PAA/CS显示出最佳的细胞活性(如图4中a部分所示)。图4中b部分-e部分显示了L929、人胃上皮细胞(GES-1细胞)、人正常食管上皮细胞(HEEC细胞)和人脐静脉内皮细胞(HUVEC)在水凝胶提取液中的增殖。与对照组相比，PEI/PAA水凝胶显示出一定的细胞增殖抑制作用。然而，当加入CS时，PEI/PAA/CS水凝胶的细胞增殖抑制显著降低，并且PEI/PAA/CS凝胶与对照组在72h内没有显著差异。活死染色结果显示，在PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶组中，随着时间的推移，荧光强度增加，L929和GES-1细胞明显增殖，大多数HUVEC、L929和GES-1细胞在培养24小时、48小时和72小时后都是活的(绿色)，处于健康的生长状态，只有少数死亡细胞(红色)存在(如图4中f-h部分所示)。在PEI/PAA凝胶组中，活细胞的分布更稀疏，细胞形态略有改变，L929细胞的延伸更差。PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶的细胞相容性优于PEI/PAA水凝胶。
本发明实施例使用Transwell培养法研究了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶在酸性环境中对L929和GES-1细胞的保护作用(如图5中a部分所示)。没有水凝胶保护的对照组的OD值在24小时至72小时内保持不变，表明L929和GES-1细胞的增殖几乎完全被酸性介质抑制(pH＝1；如图5中b、c部分所示)。然而，三个水凝胶保护组的OD增加，表明L929和GES-1细胞正常增殖。在L929细胞实验中，PAA/CS水凝胶组在三个时间点的OD值显著高于PEI/PAA组。
在GES-1细胞实验中，PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶组在48和72h的OD值显著高于PEI/PAA水凝胶组。三种水凝胶在低pH培养条件下具有显著的保护作用，PEI/PAA/CS水凝胶显示出最佳的保护作用。
用ELISA定量分析PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶培养48小时的GES-1细胞中EGF、VEGF和FGF的表达。与PEI/PAA/CS水凝胶(82pg/mL)一起培养的GES-1中VEGF的产生显著高于PEI/PAA(65pg/mL)和PEI/PAA/SA(76pg/mL)水凝胶(如图5中d部分所示)。PEI/PAA/CS水凝胶培养的GES-1细胞中EGF的产生明显高于PEI/PAA水凝胶(如图5中e部分所示)。用三种水凝胶培养的GES-1细胞中FGF的产生没有显著差异(如图5中f部分所示)。
实施例2：动物模型实验
首先用大鼠尾静脉和肝出血模型评估相同质量的不同材料的体内止血性能。大鼠(体重200-250克，雌雄不限)用3wt％戊巴比妥钠麻醉。尾静脉出血模型：用外科剪刀剪断1/4尾，使其处于自由出血状态，持续10s，用100mg PEI/PAA、PEI/PAA/CS、PEI/PAA/SA粉末止血。记录止血时间。肝脏出血模型，经腹部切口暴露肝脏，用手术刀在前叶创面形成长1.0cm、深5.0mm的创面缺损，立即在出血部位涂抹PEI/PAA、PEI/PAA/CS、PEI/PAA/SA粉100mg。当伤口部位不再出血时记录止血时间。
图6示出了本发明实施例中尾静脉出血模型和肝出血模型相关实验结果分析图，其中，h部分表示尾静脉出血模型中PEI/PAA/CS粉末快速止血的照片；i部分表示尾静脉和肝出血模型的止血时间(平均值±SD，n＝3，*p<0.05)；j部分表示肝脏出血模型中PEI/PAA/CS粉末快速止血的照片。
由图6可知，相同质量(100mg)的不同材料的体内止血特性使用大鼠尾静脉出血模型进行评估(如图5中g部分所示)。切割尾部导致急性出血，PEI/PAA/CS粉末可在12s左右快速有效止血，三种材料的止血时间无显著差异(如图5中h部分和i部分所示)。在大鼠肝出血模型中(如图5中i部分和j部分所示)，PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末的止血时间分别为46秒、33秒和43秒，PEI/PAA/CAS粉末的止血速度明显短于PEI/PAA。
本发明实施例中，用兔出血模型进一步评估体内止血和修复性能。兔子(体重约1.8-2kg，雄性)用3wt％戊巴比妥钠麻醉，仰卧在手术台上。对于耳静脉和动脉出血模型，使用23G针头在距耳尖约5.0cm处诱导出血，并保持5秒的自由出血状态。在胃动脉出血模型中，通过腹部切口暴露胃，定位左胃动脉。使用23G针头在左胃动脉中诱导出血。在肝脏出血模型中，通过腹部切口暴露肝脏，在前叶上产生长1.0cm、深5.0mm的伤口缺损。立即将100mgPEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末应用于这些出血区域，并将止血时间记录为不再观察到出血的时刻。每组包含四只兔子。术后兔子单笼饲养，在手术后7天和28天实施安乐死，从出血伤口部位取出组织，用多聚甲醛固定，并通过苏木精和伊红(H&E)染色和免疫细胞化学对CD31(内皮细胞和血管生成的标志物)和PCNA(G1/S期的增殖标志物)进行组织学分析。
图7示出了本发明实施例制备的水凝胶在兔出血模型中的止血性能评估结果分析图，其中，a部分表示兔出血模型的示意图；b-f部分表示PEI/PAA/CS粉末在耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血模型中快速止血的实验照片；e部分和g部分表示PEI/PAA/CS水凝胶在组织表面上形成凝胶膜，并且在手术后7天和28天仍然粘附到胃动脉和肝出血伤口表面；h-k部分分别表示耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血模型的止血时间(平均值±SD，n＝4，*p<0.05)。
由图7可知，本发明实施例中，使用兔耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血模型进一步评估PEI/PAA/CS粉末在几种出血模型中的体内止血性能。结果显示，耳静脉出血较少(如图7中c部分所示)，PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末的止血时间分别为18.7秒、16.2秒和17秒(如图7中h部分所示)，无显著差异。耳动脉出血相对快速且大量，PEI/PAA/CS粉末在31s时止血(如图7中b部分所示)。PEI/PAA和PEI/PAA/SA粉末的止血时间分别为49.5秒和39.7秒(如图7中i部分所示)。在胃动脉出血模型中，动脉出现快速大量喷射性出血，PEI/PAA/CS粉末在86秒时止血(如图7中d部分所示)。PEI/PAA和PEI/PAA/SA粉末的止血时间分别为109.2s和102.2s(如图7中j部分所示)。在肝出血模型中，PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA粉末的止血时间分别为82.2秒、38.5秒和50.2秒(如图7中f部分、k部分所示)。在耳动脉、胃动脉和肝出血模型中，PEI/PAA/CS粉末的止血时间明显短于PEI/PAA。图7中e部分和如图7中g部分显示PEI/PAA/CS水凝胶部分降解，但残留的水凝胶在组织表面形成凝胶膜术后第7天和第28天粘附于胃动脉和肝出血创面。
本发明实施例在术后第7天和第28天通过H&E染色对出血伤口部位的兔耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝脏进行了组织学分析。
图8示出了本发明实施例中H&E染色对出血伤口部位的组织学分析结果图。其中，a-d部分分别表示耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血伤口组织的H&E染色图像(黄色箭头：植入物，白色箭头：出血，蓝色箭头：肉芽组织)，比例尺：100μm；e-f部分分别表示胃动脉和肝出血伤口组织的颗粒组织厚度(平均值±SD，n＝3，**p<0.01)；g部分表示肉芽组织中血管的数量(平均值±SD，n＝3，**p<0.01)。
如图8中a部分所示，耳静脉的血管结构完整且明显，内皮和血管壁完整，管腔内可见不等数量的红细胞，未观察到明显出血。如图8中b部分所示，耳动脉的组织形态和结构完好无损。第7天，PEI/PAA组真皮出现更多局部出血，伴有炎性细胞浸润(中性粒细胞和巨噬细胞)，PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA组真皮出现轻微局部出血，PEI/PA/SA组出现少量炎性细胞渗透(主要是淋巴细胞)。第28天没有明显出血。图8中c部分显示了胃动脉出血模型伤口中残留的水凝胶粘连，PEI/PAA/CS组中残留水凝胶周围形成了厚肉芽组织。PEI/PAA/SA组肉芽组织较薄，第7天PEI/PAA/SA组出现局部出血。本发明实施例测量了各组肉芽组织厚度和肉芽组织中新血管的数量。在第7天和第28天，胃动脉模型的PEI/PAA/CS组的肉芽组织厚度和新血管数量显著高于PEI/PAA组(如图8中e部分、g部分所示)。如图8中d部分所示，有明显的残留水凝胶粘附在肝组织上所有三个实验组，尤其是PEI/PAA/CS水凝胶，在第7天保持相对完整并与组织表面紧密结合。第7天，PEI/PAA、PEI/PAA/CAS和PEI/PAA/SA组出现局部出血，随着时间的推移没有明显出血。PEI/PAA/CS水凝胶在第28天被厚肉芽组织包围，肉芽组织被许多纤维组织和许多炎性细胞(主要是淋巴细胞和中性粒细胞)浸润。第28天，PEI/PAA/CS组的肝脏肉芽组织厚度显著高于PEI/PAA组(如图8中f部分所示)。
最后，本发明实施例通过免疫组化分析评估了PEI/PAA、PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA对再上皮化和血管生成的影响。本发明实施例对CD31(新生血管内皮细胞标记物)和PCNA(增殖标记物)进行染色，并使用Halo数据分析系统计算每张图像的阳性面积比例。苏木精染色的细胞核呈蓝色，DAB阳性表达呈棕黄色。
图9示出了本发明实施例中出血伤口组织的免疫细胞化学分析结果图。其中，a-d部分分别表示耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血伤口组织的CD31染色图像；e-h部分分别表示耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血伤口组织的PCNA染色图像；i-l部分分别表示耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血伤口组织对应的测量CD31阳性面积(平均值±SD，n＝3，*p<0.05，**p<0.01)；m-p分别表示耳静脉、耳动脉、胃动脉和肝出血伤口组织对应的测量PCNA阳性面积(平均值±标准差，n＝3，*p<0.05，**p<0.01)；比例尺：40μm。
由图9可知，在第7天和第28天，PEI/PAA/CS组耳静脉中CD31阳性区域的比例略高于PEI/PAA和PEI/PAA/SA组，但没有显著差异。如图9j-l部分所示，PEI/PAA/CS组的耳动脉、胃动脉和肝组织中CD31阳性区域的比例在第7天和第28天显著高于PEI/PAA组第7天和第28天，PEI/PAA/CS组的肝组织显著高于PEI/PAA组。第7天胃动脉组织中PCNA阳性区域的比例没有显著差异，但第28天PEI/PAA/CS组显著高于PEI/PAA组。
如上所述，本发明实施例制备得到的PEI/PAA/CS水凝胶应易于使用，具有强湿性组织粘附能力、抗胃酸、抗破裂性、优异的机械性能。PEI/PAA/CS粉末快速吸水，并在3秒内自发形成凝胶，这有助于粉末尽快附着到目标上，并迅速封闭潜在的出血部位。水凝胶的FTIR光谱表明，PEI/PAA/CS水凝胶没有产生新的特征峰，PEI、PAA和CS通过物理相互作用而不是共价键交联。CS提供大量的氨基和羟基，PEI包含大量的氨基，PAA提供大量的羧酸基团。这些基团之间可能形成大量氢键。此外，PEI和CS带正电荷，可以与带负电荷的PAA结合。因此，本发明实施例推测PEI/PAA/CS水凝胶的交联主要通过氢键和静电相互作用的协同作用。TGA的结果表明，PEI/PAA/CS水凝胶在最终减重步骤中的重量损失略小于PEI/PAA和PEI/PAA/SA水凝胶。PEI/PAA/CS的热稳定性增加也可能与增强的分子间作用力有关，例如PEI、PAA和CS之间的氢键。PEI/PAA/CS水凝胶的降解速度在三组中最慢，即使在pH＝1的酸性胃模拟缓冲液中，28天后仍保持初始凝胶质量的53.7％。这种特性可能有助于水凝胶在胃的复杂生理环境中对伤口实现长期保护。SEM结果表明，PEI/PAA/CS水凝胶的孔径减小，微观结构更致密、更均匀PEI/PAA，这可能是因为CS的引入提高了水凝胶的交联度。组织粘附对于水凝胶在溃疡表面形成保护以隔离消化道内容物的侵蚀至关重要。PEI/PAA/CS水凝胶显示出优异的组织粘附性能，可粘附到各种组织，包括猪胃、肠、皮肤、心脏和肾脏。水凝胶粘附在猪胃组织上形成凝胶膜，即使在拉伸、弯曲、扭曲、浸泡和冲洗后，它仍然牢固地粘附在组织表面。组织粘附实验结果表明，PEI/PAA/CS水凝胶在三组水凝胶中具有最高的粘附强度，显著高于PEI/PAA水凝胶。众所周知，组织表面的界面水阻止了水凝胶和组织之间的牢固粘附，化学交联限制了聚合物扩散，导致粘附力较弱。PEI/PAA/CS水凝胶的凝胶化机制克服了这两个限制。PEI/PAA/CS水凝胶可以吸收组织表面的水形成水凝胶，这使得水凝胶与组织表面紧密接触。PEI/PAA/CS水凝胶粘附强度的增加可能是因为CS的引入增加了PEI/PAA/CAS水凝胶与组织表面上的许多胺/羧酸基团之间氢键的形成。此外，CS分子中大量带正电荷的氨基可能会增加与组织粘膜中带负电荷(阴离子)酸基的离子相互作用。PEI/PAA/CS水凝胶在三种制备的水凝胶中具有最佳的隔离酸环境效应。爆破压力试验结果表明水凝胶可以在超过100mmHg的压力下对不同直径的缺陷提供保护，PEI/PAA/CS水凝胶表现出最显著的抗爆裂性，特别是当缺陷直径大于2mm时。值得注意的是，即使缺陷直径为3mm，PEI/PAA/CS水凝胶的破裂压力也为125.6mmHg，这高于正常人动脉血压(80–120mmHg)，表明具有优异的抗破裂能力。耐爆裂性的提高可能归因于PEI/PAA/CS水凝胶中分子间作用力的增强。壳聚糖的引入可能会大大增加三个分子之间的氢键，尽管氢键是弱的非共价键，但氢键协同作用具有类似共价键的增强作用。同时，CS带正电荷，可以与带负电荷的PAA结合。上述结果表明，PEI/PAA/CS水凝胶可以粘附到溃疡表面，形成物理屏障以保护伤口，并隔离消化道内容物的侵蚀，从而降低溃疡动脉出血的风险。
细胞生物相容性是生物材料的关键性质之一。本发明实施例选择L929、GES-1、HEEC和HUVEC来评估PEI/PAA/CS水凝胶的细胞生物相容性。L929细胞和HUVEC对伤口愈合至关重要，GES-1细胞和HEEC是两种典型的消化道细胞。细胞实验表明，PEI/PAA/CS水凝胶无毒，并表现出良好的细胞相容性。四种细胞在PEI/PAA/CS和PEI/PAA/SA水凝胶中的增殖优于PEI/PAA水凝胶，这可能是由于引入了两种具有良好生物相容性的天然多糖。此外，PEI/PAA/CS水凝胶在低pH培养条件下(pH＝1)对L929和GES-1细胞显示出明显的保护作用，这表明PEI/PAA/CS水凝胶可以作为物理屏障，防止伤口被胃酸进一步侵蚀。ELISA分析结果表明，在PEI/PAA/CS水凝胶的GES-1细胞中，与伤口修复相关的生长因子(即VEGF和FGF)的分泌显著上调。这些发现表明，PEI/PAA/CS水凝胶具有优异的细胞相容性，可以在酸性环境中保护细胞。
重要的是，PEI/PAA/CS水凝胶还具有止血和促进伤口修复的能力。本发明实施例通过大鼠和兔子的各种出血模型，包括尾静脉、肝脏、耳静脉、耳动脉和胃动脉出血，评估了该材料的止血效果。对于出血较少的伤口(例如，大鼠尾静脉和兔耳静脉模型)，PEI/PAA/CS粉末可迅速止血，其止血时间与其他两种材料无显著差异。大鼠和兔肝出血模型的结果表明，PEI/PAA/CS水凝胶的止血时间明显短于PEI/PAA水凝胶，并且是三种材料中最短的。还进行了兔耳和胃动脉出血实验，以评估水凝胶在急性损伤和大规模出血情况下的止血能力。尽管动脉出血迅速且大量，尤其是胃动脉出血，PEI/PAA/CS粉末仍在86秒内成功止血，止血时间明显短于PEI/PAA。CS的加入显著改善了PEI/PAA水凝胶的止血性能。这可能是因为PEI/PAA/CS粉末可以快速吸收伤口中的血液并形成凝胶，凝胶与组织紧密粘附，从而形成稳定的物理屏障来抵抗血压。含有大量带正电荷的氨基的CS可以吸引大量带负电荷的红细胞和血小板，进一步促进血液凝固。PAA的带负电羧基可通过刺激红细胞和血小板促进凝血。通过H&E和免疫细胞化学分析进一步检查伤口愈合过程。手术后7天和28天的HE染色结果显示，这些兔出血伤口没有明显的再出血，证明本发明实施例的水凝胶具有良好的止血效果。残余的PEI/PAA/CS水凝胶仍然紧密粘附在胃动脉和肝出血的伤口表面，这也表明水凝胶可以在体内实现长期有效粘附。在第7天和第28天，胃动脉中PEI/PAA/CS组的肉芽组织厚度和胃动脉中的PEI/PAA/CAS组的新血管数量显著高于PEI/PAA组。这一结果表明PEI/PAA/CS水凝胶可以促进伤口愈合。再上皮化和血管生成对于出血伤口修复至关重要。CD31染色显示，在第7天和第28天，PEI/PAA/CS组的耳、胃和肝组织中CD31阳性区域的比例显著高于PEI/PAA组。PCNA染色显示，PEI/PAA/CS组的耳静脉、耳动脉和肝组织中PCNA阳性区域的比例在第7天和第28天显著高于PEI/PAA组。PEI/PAA/CS组的这些发现表明PEI/PAA/CS水凝胶具有良好的止血能力并促进伤口愈合。
在本发明实施例通过引入CS优化了PEI/PAA水凝胶的生物相容性、组织粘附、止血和组织修复能力。制备的PEI/PAA/CS水凝胶具有超快凝胶化、强组织粘附性、良好的耐酸性、抗爆破压力和良好的细胞相容性，并能止血和促进组织修复。PEI/PAA/CS水凝胶可以对溃疡伤口形成保护，并隔离消化道内容物的侵蚀，以提前预防动脉出血。即使发生出血，该材料也能有效止血并促进伤口修复。PEI/PAA/CS粉末可制备成粒度可调的粉末产品，在内窥镜操作下易于喷雾。冻干粉也有利于长期稳定储存。同时，这种水凝胶的制备过程简单，避免了传统混合水凝胶的繁琐的多步骤制备过程。所有这些因素表明，PEI/PAA/CS水凝胶在治疗溃疡性动脉出血方面具有广泛的应用前景，并且可能在消化系统的其他出血类型中具有潜在的应用。这种提前预防溃疡性动脉出血的治疗策略也为类似复杂出血的治疗提供了新的选择和思路。
基于上述实验探索分析，本发明实施例第一方面提出了一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶为多孔结构，孔径范围在5微米～30微米之间。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶在pH＝1的酸性胃模拟缓冲液中浸泡28天后剩余53.7％。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶在浸在酸性胃模拟缓冲液中的猪胃组织的粘附强度为15.7kPa。
本发明实施例中还提出了一种水凝胶的制备方法，所述方法包括：
将质量分数为10％的聚乙烯亚胺溶液、质量分数为10％聚丙烯酸溶液和质量分数为2％的壳聚糖溶液以2:2:1～2的体积比例均匀混合，得到混合溶液；
对所述混合溶液进行冷冻干燥，得到混合样品；
对所述混合样品进行研磨，得到聚乙烯亚胺/聚丙烯酸/壳聚糖粉末；
将所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水混合，形成水凝胶。
本发明提供了一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶在制备预防溃疡动脉出血的制剂中的应用，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶用于对溃疡伤口形成保护，隔离消化道内容物的侵蚀，以提前预防动脉出血；
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还用于在伤口发生出血后对伤口进行止血。
可选地，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还用于促进伤口愈合。
本发明提供了一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶在制备止血制剂中的应用，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶粉末用于喷涂至伤口，形成所述水凝胶，以对伤口进行止血并促进伤口愈合。
本发明实施例中，可以将聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶粉末用于喷涂至伤口，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶粉末与界面水形成水凝胶对伤口进行止血并促进伤口修复。
对于方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作和部件并不一定是本发明所必须的。
以上对本发明所提供的一种牙聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶、制备方法及应用进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (10)
1.一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
2.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶为多孔结构，孔径范围在5微米～30微米之间。
3.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶在pH＝1的酸性胃模拟缓冲液中浸泡28天后剩余53.7％。
4.根据权利要求1所述的聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖水凝胶在浸在酸性胃模拟缓冲液中的猪胃组织的粘附强度为15.7kPa。
5.一种水凝胶的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将质量分数为10％的聚乙烯亚胺溶液、质量分数为10％聚丙烯酸溶液和质量分数为2％的壳聚糖溶液以2:2:1～2的体积比例均匀混合，得到混合溶液；
对所述混合溶液进行冷冻干燥，得到混合样品；
对所述混合样品进行研磨，得到聚乙烯亚胺/聚丙烯酸/壳聚糖粉末；
将所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水混合，形成水凝胶，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
6.一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶在制备预防溃疡动脉出血的制剂中的应用，其特征在于，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2。
7.根据权利要求6所述的应用，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶用于对溃疡伤口形成保护，隔离消化道内容物的侵蚀，以提前预防动脉出血。
8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还用于在伤口发生出血后对伤口进行止血。
9.根据权利要求7所述的应用，其特征在于，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶还用于促进伤口愈合。
10.一种聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶在制备止血制剂中的应用，其特征在于，所述水凝胶由聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末和水组成，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖粉末中，聚乙烯亚胺：聚丙烯酸：壳聚糖＝10:10:1～2，所述聚乙烯亚胺-聚丙烯酸-壳聚糖凝胶粉末用于喷涂至伤口，形成所述水凝胶，以对伤口进行止血并促进伤口愈合。
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