CN117100903A - 一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用 - Google Patents
一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117100903A CN117100903A CN202311109895.8A CN202311109895A CN117100903A CN 117100903 A CN117100903 A CN 117100903A CN 202311109895 A CN202311109895 A CN 202311109895A CN 117100903 A CN117100903 A CN 117100903A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- oriented
- deionized water
- hydrogel dressing
- stirring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 92
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 39
- 230000000694 effects Effects 0.000 title claims abstract description 29
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 108
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims abstract description 78
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims abstract description 78
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 69
- 239000002033 PVDF binder Substances 0.000 claims abstract description 53
- 229920002981 polyvinylidene fluoride Polymers 0.000 claims abstract description 53
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims abstract description 33
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 16
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 71
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 64
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 52
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims description 49
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 33
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 24
- JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M sodium periodate Chemical compound [Na+].[O-]I(=O)(=O)=O JQWHASGSAFIOCM-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 24
- 238000010907 mechanical stirring Methods 0.000 claims description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 17
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 14
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 14
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 14
- 239000004809 Teflon Substances 0.000 claims description 13
- 229920006362 Teflon® Polymers 0.000 claims description 13
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N Triethanolamine Chemical compound OCCN(CCO)CCO GSEJCLTVZPLZKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 12
- YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N butan-1-olate;titanium(4+) Chemical compound [Ti+4].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-].CCCC[O-] YHWCPXVTRSHPNY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 239000012153 distilled water Substances 0.000 claims description 12
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 11
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 claims description 4
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 claims description 3
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000037314 wound repair Effects 0.000 claims description 2
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 119
- IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 1-methyl-2,4-dioxo-1,3-diazinane-5-carboximidamide Chemical compound CN1CC(C(N)=N)C(=O)NC1=O IXPNQXFRVYWDDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 38
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 38
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 38
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 38
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 27
- FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylacetamide Chemical compound CN(C)C(C)=O FXHOOIRPVKKKFG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 26
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 11
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 11
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 11
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000007605 air drying Methods 0.000 description 9
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 9
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 9
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 9
- FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 6-{[2-carboxy-4,5-dihydroxy-6-(phosphanyloxy)oxan-3-yl]oxy}-4,5-dihydroxy-3-phosphanyloxane-2-carboxylic acid Chemical compound O1C(C(O)=O)C(P)C(O)C(O)C1OC1C(C(O)=O)OC(OP)C(O)C1O FHVDTGUDJYJELY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229940072056 alginate Drugs 0.000 description 4
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 4
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 4
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 4
- JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N barium titanate Chemical compound [Ba+2].[Ba+2].[O-][Ti]([O-])([O-])[O-] JRPBQTZRNDNNOP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000002373 hemiacetals Chemical group 0.000 description 3
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 description 3
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 3
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 3
- 208000016261 weight loss Diseases 0.000 description 3
- 230000004580 weight loss Effects 0.000 description 3
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000010834 Extracellular Matrix Proteins Human genes 0.000 description 2
- 108010037362 Extracellular Matrix Proteins Proteins 0.000 description 2
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 2
- GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N Titan oxide Chemical compound O=[Ti]=O GWEVSGVZZGPLCZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N Zinc monoxide Chemical compound [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 2
- OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L calcium sulfate Chemical group [Ca+2].[O-]S([O-])(=O)=O OSGAYBCDTDRGGQ-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 2
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 2
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 210000002744 extracellular matrix Anatomy 0.000 description 2
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 2
- IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M potassium bromide Chemical compound [K+].[Br-] IOLCXVTUBQKXJR-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 230000017423 tissue regeneration Effects 0.000 description 2
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 2
- 241001474374 Blennius Species 0.000 description 1
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 1
- 238000005033 Fourier transform infrared spectroscopy Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 description 1
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 1
- 229910018540 Si C Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910008051 Si-OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910006358 Si—OH Inorganic materials 0.000 description 1
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 description 1
- 229910003077 Ti−O Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910002113 barium titanate Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000013590 bulk material Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000007928 intraperitoneal injection Substances 0.000 description 1
- 231100000053 low toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 229940127554 medical product Drugs 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 1
- 239000002667 nucleating agent Substances 0.000 description 1
- 229960001412 pentobarbital Drugs 0.000 description 1
- WEXRUCMBJFQVBZ-UHFFFAOYSA-N pentobarbital Chemical compound CCCC(C)C1(CC)C(=O)NC(=O)NC1=O WEXRUCMBJFQVBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005191 phase separation Methods 0.000 description 1
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 1
- 229920000447 polyanionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004626 polylactic acid Substances 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N potassiosodium Chemical compound [Na].[K] BITYAPCSNKJESK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000011069 regeneration method Methods 0.000 description 1
- 239000012744 reinforcing agent Substances 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 230000002459 sustained effect Effects 0.000 description 1
- 230000008961 swelling Effects 0.000 description 1
- 238000001757 thermogravimetry curve Methods 0.000 description 1
- 239000004408 titanium dioxide Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000011787 zinc oxide Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
- A61L26/0014—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials obtained by reactions only involving carbon-to-carbon unsaturated bonds
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0004—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing inorganic materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0009—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form containing macromolecular materials
- A61L26/0023—Polysaccharides
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L26/00—Chemical aspects of, or use of materials for, wound dressings or bandages in liquid, gel or powder form
- A61L26/0061—Use of materials characterised by their function or physical properties
- A61L26/008—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
Abstract
本发明公开了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，得到所述取向水凝胶敷料加入包含质量百分比为0.01wt％～5wt％的BT@550nps，质量百分比为1wt％～15wt％的PVDF，质量百分比为1wt％～20wt％的OSA。本发明还公开了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，包括通过将改性的BaTiO3纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的溶液后依次加入OSA、PVDF及交联剂混合得到水凝胶后，进行干燥后在水中膨胀达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。本发明提供的取向水凝胶敷料具有压电效应和取向结构，能够促进伤口愈合特性。
Description
技术领域
本发明涉及医疗用品材料，具体涉及一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法。
背景技术
人体皮肤中存在10-60mV的内源性电位和经皮电流电位。具有电响应的压电材料可用于模拟和放大持续压电流以促进组织修复和再生的内源性“生物电”。压电材料属于一类特殊的材料，具有易受机械应力影响的非中心对称晶体结构。
压电材料分为无机压电材料(如氧化锌、铌酸钾钠、二氧化钛、钛酸钡等)和高分子压电材料(如聚偏二氟乙烯、聚乳酸、壳聚糖等)；其中，聚偏二氟乙烯(PVDF)的压电性与其β相含量以及其纤维形态和结晶度有关，压电特性来自定向分子偶极子，该分子偶极子是由结晶相β的机械变形和电极化共同形成的，PVDF结晶的α型可以在拉伸、高温及电场极化下转为成β型，进而获得高压电性，除了β相含量和结晶度外，β相的单轴取向也对PVDF的压电性做出了至关重要的贡献；非中心对称四方BaTiO3(BT)纳米颗粒是一种典型的压电材料，四方BaTiO3作为一种亲水性纳米颗粒，可以提高PVDF的亲水性，使水凝胶制备成为可能。
天然高分子具有来源广泛，生物相容性好，可按需功能化改性等诸多优点。海藻酸盐(SA)是一种源自海藻的可生物降解的带负电荷的生物基天然聚合物，海藻酸盐作为一种聚阴离子，其极易与二价阳离子发生交联形成凝胶，并且由其所形成的水凝胶具有与细胞外基质(ECM)类似的结构。SA因此常被用做凝胶材料的基底框架材料。高分子量的海藻酸盐由于具有更长的链段，因此有更好的成胶特性；而低分子量的海藻酸盐则拥有更好的生物活性，在生物领域更加具有应用价值。
发明内容
本发明设计开发了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，本发明的发明目的是解决以PVDF，OSA、BT@550nps为原料得到具有压电效应和取向结构的水凝胶敷料。
本发明还设计开发了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，本发明的发明目的是提供一种以PVDF，OSA、BT@550nps为原料制备具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法。
本发明提供的技术方案为：
一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，包括通过将BT@550nps加入到DMAc和去离子水的溶液后依次加入OSA、PVDF及交联剂混合得到水凝胶后，进行加紧干燥后在水中膨胀达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。
优选的是，得到所述取向水凝胶敷料加入包含质量百分比为0.01wt％～5wt％的BT@550nps，质量百分比为1wt％～15wt％的PVDF，质量百分比为1wt％～20wt％的OSA。
优选的是，所述BT@550nps通过将BaTiO3纳米颗粒加入到碱性的KH550的乙醇溶液后干燥得到。
优选的是，所述交联剂为CaSO4悬浊液。
优选的是，使用所述DMAc和所述去离子水的体积比为1:1。
一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，包括如下步骤：
步骤一、取Ba(OH)2·H2O溶解在去离子水中，得到第一溶液，取钛酸四丁酯溶解在乙醇中，并加入35％氨溶液，得到第二溶液，混合所述第一溶液和所述第二溶液后，将三乙醇胺混合并加入特氟龙反应器中加热反应后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末，通过热退火处理，冷却后研磨成细粉得到四方相的BaTiO3纳米颗粒；
步骤二、在机械搅拌下将乙醇加入到去离子水中，在搅拌下将KH550加入溶液中，并持续搅拌，得到第三溶液，将氨水加入到去离子水中，直至溶液的pH值达到11，得到第四溶液；将所述第三溶液和所述第四溶液混合并机械搅拌，在机械搅拌下将所述四方相的BaTiO3纳米颗粒加入反应后用去离子水洗涤，并在真空干燥得到BT@550nps；
步骤三、配制4wt％的SA溶液后，将溶液的pH调整为酸性条件，在溶液中加入高碘酸钠，室温避光反应，用蒸馏水透析，冷冻干燥后得到OSA；
步骤四、将所述BT@550nps加入到DMAc和去离子水的混合物中，超声处理后，加入OSA，然后将混合物在加热条件下搅拌至完全溶解后，加入的PVDF搅拌，再加入足量CaSO4悬浊液，得到复合凝胶，在去离子水中溶剂交换后干燥，得到水凝胶敷料；
步骤五、将所述水凝胶敷料两端夹紧在空气中干燥后，再将凝胶在水中膨胀直至达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。
优选的是，在所述步骤四中，使用所述BT@550nps的质量分数为0.01wt％～5wt％。
优选的是，在所述步骤四中，使用所述OSA的质量分数为1wt％～20wt％。
优选的是，在所述步骤四中，使用所述PVDF的质量分数为1wt％～15wt％。
一种具有压电效应的取向水凝胶敷料在制备创面修复的医用敷料中的应用，使用如权利要求1所述具有压电效应的取向水凝胶敷料。
本发明所述的有益效果：
1、本发明提供的水凝胶敷料通过限制水凝胶在长度方向的形变，然后将其置于在空气中干燥，可以得到各向异性的水凝胶在此过程中，沿长度方向建立足够高的拉伸应力以对齐聚合物链，并且多尺度纤维结构(从亚微米级到微级)自发形成在本体材料中，这些结构很好地保留在溶胀的凝胶中，PVDF的β相的单轴取向对PVDF的压电性可以有至关重要的贡献；
2、在本发明中，BaTiO3纳米颗粒在PVDFβ相结晶过程中发挥非均相成核剂的作用，并作为增强剂以保持β相的残余取向，3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)相当于BaTiO3纳米颗粒与PVDF之间的桥梁，增加BaTiO3纳米颗粒与PVDF的相容性，且能够传递电场极化，KH550改性的BaTiO3纳米颗粒(BT@550nps)通过希夫基键接枝到OSA链上不仅作为交联点增强了凝胶的力学性能，而且提升了水凝胶敷料的压电性能。
3、在本发明中，SA的添加降低了PVDF的疏水性，进一步降低了PVDF在水凝胶中分相的可能，将SA氧化为氧化海藻酸钠(OSA)可以降低海藻酸钠的分子量，提高水溶性，OSA还是一种天然的交联剂，可以避免小分子交联剂的加入，同时OSA的加入可以大大提高PVDF在混合溶液中的溶解性。
4、在本发明中，使用DMAc作为溶剂，毒性小，对材质溶解性好，并且在实验的后处理中易于去除，得到的水凝胶夹紧后经过自身的干燥拉伸，能够得到取向结构，再经过水中膨胀等简单操作即可得到具有压电效应的取向水凝胶敷料，加工简单，制备条件可操作性强，便于日后量产加工。
附图说明
图1为本发明所述的实施例3中的BaTiO3纳米颗粒的SEM图。
图2为本发明所述的实施例3中的BT@550nps的SEM图。
图3为本发明所述的实施例3中的BaTiO3纳米颗粒与BT@550nps的红外谱图。
图4为本发明所述的实施例3中的BT@550nps的热重曲线图。
图5为本发明所述的实施例3中的SA与OSA的红外谱图。
图6为本发明所述的实施例3中的SA(上)与OSA(下)的核磁谱图。
图7为本发明所述的实施例3中的取向结构示意图(虚线为PVDF分子链，实线代表氧化海藻酸钠分子链)。
图8为本发明所述的实施例3中的取向SPB水凝胶的SEM图。
图9为本发明所述的实施例3中的取向SPB水凝胶的输出电压示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
本发明提供一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，其包含加入质量百分比为0.01wt％～5wt％的改性的钛酸钡纳米颗粒(BT@550nps)，质量百分比为1wt％～15wt％的聚偏二氟乙烯(PVDF)，质量百分比为1wt％～20wt％的氧化海藻酸钠(OSA)，余量为交联剂；作为一种优选，交联剂为硫酸钙悬浊液(CaSO4悬浊液)。
本发明还提供了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其包括通过将改性的钛酸钡纳米颗粒(BT@550nps)加入到N,N-二甲基乙酰胺(DMAc)和去离子水的溶液后依次加入氧化海藻酸钠(OSA)、聚偏二氟乙烯(PVDF)及交联剂混合得到水凝胶后，夹紧进行干燥后在水中膨胀达到平衡得到取向水凝胶敷料，具体包括如下步骤：
步骤一、制备四方相BaTiO3纳米颗粒：取Ba(OH)2·H2O溶解在去离子水中，得到第一溶液，取钛酸四丁酯溶解在乙醇中，并加入35％氨溶液，得到第二溶液，混合第一溶液和第二溶液后，将三乙醇胺混合并加入特氟龙反应器中加热反应后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末，通过热退火处理，冷却后研磨成细粉得到四方相的BaTiO3纳米颗粒(BaTiO3纳米颗粒)；
步骤二、制备改性的BaTiO3纳米颗粒：在机械搅拌下将乙醇加入到去离子水中，并持续搅拌10分钟，在搅拌下将3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂(KH550)加入溶液中，并持续搅拌，得到第三溶液，将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11，得到第四溶液；将第三溶液和第四溶液混合并机械搅拌，在机械搅拌下将四方相的BaTiO3纳米颗粒加入到最后的溶液中反应后用去离子水洗涤，并在真空干燥得到改性的BaTiO3纳米颗粒(BT@550nps)；
步骤三、制备氧化海藻酸钠：配制4wt％的海藻酸钠(SA)溶液后，将溶液的pH调整为4，在溶液中加入高碘酸钠，室温避光反应，用蒸馏水透析，冷冻干燥后得到氧化海藻酸钠(OSA)；
步骤四、制备SPB水凝胶：将BT@550nps加入到DMAc和去离子水的混合物中，超声处后，加入OSA，然后将混合物在加热条件下搅拌至完全溶解后，加入的PVDF搅拌，再加入足量CaSO4悬浊液，得到复合凝胶，在去离子水中溶剂交换后干燥，得到水凝胶敷料(SPB水凝胶)；
步骤五、将SPB水凝胶敷料切割成矩形并夹紧两端，将凝胶在空气中干燥后，再将凝胶在水中膨胀直至达到平衡得到取向水凝胶敷料(取向SPB水凝胶)。
在另一种实施例中，在步骤一中，在特氟龙反应器中200℃条件下反应48h，热退火处理包括将粉末在800℃的管式炉中加热10h。
在另一种实施例中，在步骤二中，真空干燥条件为在80℃下干燥6h。
在另一种实施例中，在步骤三中，透析采用的透析袋截留分子量为MW＝8000。
在另一种实施例中，在步骤四中，使用BT@550nps的质量分数为0.01wt％～5wt％，使用OSA的质量分数为1wt％～20wt％，使用PVDF的质量分数为1wt％～15wt％，使用DMAc和去离子水的体积比为1:1；其中，wt％为所加入的溶质的质量(g)与溶剂的体积(mL)的比值。
在另一种实施例中，在步骤五中，将SPB水凝胶切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端，夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm，将凝胶在空气中干燥(温湿度条件：温度为25℃，湿度为40-60％)。
实施例1
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将0.01wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入10wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入10wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到白色半透明的SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例2
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将0.1wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入10wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入10wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例3
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将1.0wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入10wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入10wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例4
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将1.0wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入1wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入10wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例5
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将1.0wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入15wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入10wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例6
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将5wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入15wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入10wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例7
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将1.0wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入10wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入1wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例8
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将1.0wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入10wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入15wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
实施例9
(1)制备四方相BaTiO3纳米颗粒
①称取Ba(OH)2·H2O 12.85g并溶解在25mL去离子水中，得到溶液A；②称取钛酸四丁酯17.02g并溶于20mL乙醇中，并加入7mL 35％氨溶液，得到溶液B；③混合A和B溶液后，将5mL三乙醇胺混合并加入100mL特氟龙反应器中。在200℃下反应48h后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末；④通过热退火将BT纳米粒子从立方相转变为具有压电催化作用的四方相。在热处理过程中，将得到的BT粉末在800℃的管式炉中加热10h，然后自然冷却后研磨成细粉。
(2)BaTiO3的表面改性
①在机械搅拌下将50mL乙醇加入450mL去离子水中，并持续搅拌10分钟，②在搅拌下将4g KH550加入溶液中，并持续搅拌20分钟。③将氨水加入500mL去离子水中，直至溶液的pH值达到11。将这两种溶液混合并机械搅拌1小时。④在机械搅拌下将50g BT颗粒加入到最后的溶液中反应6h，以使KH550与BT颗粒表面发生反应。然后将反应好的BT颗粒用去离子水洗涤，并在真空烘箱中在80℃下干燥6h，得到BT@550nps。
(3)海藻酸钠的氧化
①配制100mL4 wt％的SA溶液；随后，将溶液的pH调整为4。②在溶液中加入0.8g高碘酸钠，室温避光反应6h，③用蒸馏水透析(Mw＝8000)5d，冷冻干燥得到OSA。
(4)制备SPB水凝胶
①将0.1wt％的BT@550纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的混合物中(v/v＝5∶5)，超声处理0.5h；②加入20wt％的OSA，然后将混合物在60℃下加热搅拌至完全溶解；③加入15wt％的PVDF搅拌2h；④加入足量CaSO4悬浊液，得到BT@550纳米颗粒改性的OSA/PVDF复合凝胶；⑤在去离子水中溶剂交换1h，70℃干燥，再重复3次去除有机溶剂DMAc，得到SPB水凝胶。
(5)制备取向SPB凝胶
①将SPB凝胶(5mm厚)切割成尺寸为1cm×6cm的矩形，并使用自制支架夹紧其两个长端。夹紧后，样品的有效长度(暴露在空气中的部分)为4cm。②将凝胶在空气中干燥(温度：25℃，湿度：40-60％)。完全风干后，凝胶在水中膨胀直至达到平衡。③重复多次，制备的最终水凝胶称为取向SPB凝胶。
测试例
在本发明中通过对PVDF，OSA、BT@550nps的加入量进行调节，均能够得到具有压电性能的取向SPB凝胶，测试本发明取向SPB凝胶的性能如下：
通过扫描电子显微镜SEM(FEIQuanta 250,the Netherlands)观察BT纳米颗粒、BT@550纳米颗粒、冻干以后的SPB水凝胶，干燥样品粘贴在样品台上进行喷金(Model 550；Electron Microscope Sciences)后，拍摄SEM图像。
溴化钾粉末压片法制备样品后使用红外光谱扫描FT-IR(Nicolet 5700,ThermoCompany,USA)对BT纳米颗粒、BT@550纳米颗粒、海藻酸钠、氧化海藻酸钠进行了测试。
BT@550nps的热重曲线图是使用TGA(Q500,TAInstruments,New Castle,DE)在升温速率10℃/min升温到800℃得到的。
将海藻酸钠及氧化海藻酸钠溶于氘代水中，使用是AVANCE III 400MHz获得核磁共振(1H NMR)波谱。
SPB水凝胶的输出电压是在电子万能试验机(E44.104,MTS Systems Co.,Ltd.,China)拉伸(～2N)和按压(～3N)的强度下由Keithley 2450万用源表测量得到。
测试例结果如下：
实施例3中，如图1、图2所示，可以看到合成的BaTiO3纳米颗粒为具有压电性能的四方相，并且使用KH550改性后也没有改变其四方相的结构。
如图3所示，在制备四方相的BaTiO3纳米颗粒和制备BT@550nps的过程中，562cm-1处为Ti-O键，与1429cm-1为BT的特征吸收峰，2924cm-1、2854cm-1为-CH3的不对称伸缩振动峰，3417cm-1为羟基、氨基的伸缩振动峰，1635cm-1为N-H的弯曲振动峰，1200-1020cm-1处出现较宽的峰为Si-O-R的不对称伸缩振动峰，1196cm-1和980cm-1的吸收峰Si-C和Si-OH的变形振动峰。
如图4所示，通过BT@550nps的热重曲线图可以看出，第一段失重对应纳米颗粒表面羟基，第二段失重对应吸附在纳米颗粒表面的KH550，第三段失重对应成功接枝的KH550。
如图5、图6所示，-CHO：1730-1740cm-1，因氧化度较低，所以有半缩醛结构的存在，峰变小甚至被掩盖，醛基和羟基产生的半缩醛质子可以在δ＝5.03和5.63ppm之间观察到，生成的醛基全以半缩醛形式存。
如图7所示，制备的SPB凝胶在干燥前尺寸为6cm×1cm×5mm(长×宽×厚)，有效尺寸4cm×1cm×5mm，干燥后有效长度4cm×0.6cm×3mm，干燥后由原来的半透明变成了白色不透明。
如图8所示，可以看到得到取向SPB凝胶具有对齐的纤维状取向结构。
如图9所示，输出电压在10mV到300mV之间，符合促进伤口愈合的最佳电压范围，用腹膜内注射戊巴比妥钠麻醉6周龄的雌性大鼠，去除背毛后，在大鼠背部脊柱处(活动量大，水凝胶易产生形变)建立直径1cm的圆形全层皮肤伤口模型，对照组使用Tegaderm治疗，实验组使用SPB水凝胶，并使用3M Tegaderm薄膜进一步固定。第1、3、5、7、14天观察和拍摄一次伤口，并使用ImageJ软件测量不同时间点的伤口区域。
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。
Claims (10)
1.一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，包括通过将BT@550nps加入到DMAc和去离子水的溶液后依次加入OSA、PVDF及交联剂混合得到水凝胶后，进行加紧干燥后在水中膨胀达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。
2.如权利要求1所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，得到所述取向水凝胶敷料加入包含质量百分比为0.01wt％～5wt％的BT@550nps，质量百分比为1wt％～15wt％的PVDF，质量百分比为1wt％～20wt％的OSA。
3.如权利要求1或2所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，所述BT@550nps通过将BaTiO3纳米颗粒加入到碱性的KH550的乙醇溶液后干燥得到。
4.如权利要求3所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，所述交联剂为CaSO4悬浊液。
5.如权利要求1、2或4所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，使用所述DMAc和所述去离子水的体积比为1:1。
6.一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤一、取Ba(OH)2·H2O溶解在去离子水中，得到第一溶液，取钛酸四丁酯溶解在乙醇中，并加入35％氨溶液，得到第二溶液，混合所述第一溶液和所述第二溶液后，将三乙醇胺混合并加入特氟龙反应器中加热反应后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末，通过热退火处理，冷却后研磨成细粉得到四方相的BaTiO3纳米颗粒；
步骤二、在机械搅拌下将乙醇加入到去离子水中，在搅拌下将KH550加入溶液中，并持续搅拌，得到第三溶液，将氨水加入到去离子水中，直至溶液的pH值达到11，得到第四溶液；将所述第三溶液和所述第四溶液混合并机械搅拌，在机械搅拌下将所述四方相的BaTiO3纳米颗粒加入反应后用去离子水洗涤，并在真空干燥得到BT@550nps；
步骤三、配制4wt％的SA溶液后，将溶液的pH调整为酸性条件，在溶液中加入高碘酸钠，室温避光反应，用蒸馏水透析，冷冻干燥后得到OSA；
步骤四、将所述BT@550nps加入到DMAc和去离子水的混合物中，超声处理后，加入OSA，然后将混合物在加热条件下搅拌至完全溶解后，加入的PVDF搅拌，再加入足量CaSO4悬浊液，得到复合凝胶，在去离子水中溶剂交换后干燥，得到水凝胶敷料；
步骤五、将所述水凝胶敷料两端夹紧在空气中干燥后，再将凝胶在水中膨胀直至达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。
7.如权利要求6所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，使用所述BT@550nps的质量分数为0.01wt％～5wt％。
8.如权利要求6或7所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，使用所述OSA的质量分数为1wt％～20wt％。
9.如权利要求8所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，使用所述PVDF的质量分数为1wt％～15wt％。
10.一种具有压电效应的取向水凝胶敷料在制备创面修复的医用敷料中的应用，其特征在于，使用如权利要求1所述具有压电效应的取向水凝胶敷料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311109895.8A CN117100903A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311109895.8A CN117100903A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117100903A true CN117100903A (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=88799802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311109895.8A Pending CN117100903A (zh) | 2023-08-31 | 2023-08-31 | 一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117100903A (zh) |
-
2023
- 2023-08-31 CN CN202311109895.8A patent/CN117100903A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Su et al. | Enhancing mechanical properties of silk fibroin hydrogel through restricting the growth of β-sheet domains | |
| Takara et al. | NaOH treatment of chitosan films: Impact on macromolecular structure and film properties | |
| EP2356126B1 (de) | Dialkoxy- oder dihydroxyphenylreste enthaltende silane, daraus hergestellte klebstoffe sowie verfahren zur herstellung der silane und der klebstoffe | |
| WO1997029132A1 (de) | Vernetzungsprodukte von aminogruppen-haltigen biopolymeren | |
| WO2005103158A1 (ja) | 絹フィブロインフィルム | |
| CN107233626B (zh) | 一种海藻酸-多巴胺/纳米羟基磷灰石复合支架的制备方法 | |
| WO2020259486A1 (zh) | 一种具有自愈合功能的丝胶水凝胶及其制备方法和应用 | |
| Tao et al. | Physical characteristics and properties of waterborne polyurethane materials reinforced with silk fibroin powder | |
| Kotoky et al. | Synthesis and characterisation of polyvinyl alcohol (PVA)/silica hybrid composites derived through the sol-gel method in aqueous medium: effect of acid content, silica content and viscosity of PVA on the dispersion characteristics of silica and the physical properties of the composites | |
| CN110157170B (zh) | 一种聚乳酸/纳米纤维素/羟基磷灰石复合材料及其制备 | |
| Lu et al. | Dual bond synergy enhancement to mechanical and thermal properties of castor oil-based waterborne polyurethane composites | |
| Medvecky | Microstructure and properties of polyhydroxybutyrate-chitosan-nanohydroxyapatite composite scaffolds | |
| CN114075339A (zh) | 一种光固化3d打印生物兼容丝素蛋白水凝胶的制备方法 | |
| Vedhanayagam et al. | Dimension effect: Dendrimer functionalized carbon based nanomaterial mediated collagen scaffold for wound healing application | |
| Chang et al. | Physically cross-linked silk hydrogels with high solid content and excellent mechanical properties via a reverse dialysis concentrated procedure | |
| Hamrayev et al. | Synthesis and Characterization of Ionically Cross-Linked Chitosan Nanoparticles | |
| CN114395142B (zh) | 基于硼酸酯键制备各向异性可编程水凝胶的方法以及水凝胶 | |
| Fang et al. | Influence of formic acid esterified cellulose nanofibrils on compressive strength, resilience and thermal stability of polyvinyl alcohol-xylan hydrogel | |
| CN117100903A (zh) | 一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用 | |
| CN111607844B (zh) | 一种基于改性透明质酸的超分子纳米纤维的制备方法 | |
| CN110343264B (zh) | 壳聚糖水凝胶及其制备方法与应用 | |
| Kithva et al. | Biomimetic synthesis and tensile properties of nanostructured high volume fraction hydroxyapatite and chitosan biocomposite films | |
| CN110684210A (zh) | 一种利用葡萄残渣制备黄原胶基自修复水凝胶的方法 | |
| Yusoff et al. | Characterization of graphene-silk fibroin composites film | |
| Jabeen et al. | Crosslinking of alginic acid/chitosan matrices using bis phenol-F-diglycidyl ether: mechanical, thermal and water absorption investigation |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |