CN118079079A - 基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法 - Google Patents
基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118079079A CN118079079A CN202410515670.0A CN202410515670A CN118079079A CN 118079079 A CN118079079 A CN 118079079A CN 202410515670 A CN202410515670 A CN 202410515670A CN 118079079 A CN118079079 A CN 118079079A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- lignin
- polylysine
- epsilon
- hyaluronic acid
- hydrogel
- 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.)
- Granted
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 108
- 229920005610 lignin Polymers 0.000 title claims abstract description 92
- 230000000845 anti-microbial effect Effects 0.000 title claims description 14
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 5
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 claims abstract description 78
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims abstract description 48
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims abstract description 48
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims abstract description 48
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims abstract description 48
- KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N (2S,3S,4S,5R,6R)-6-[(2S,3R,4R,5S,6R)-3-Acetamido-2-[(2S,3S,4R,5R,6R)-6-[(2R,3R,4R,5S,6R)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2-carboxylic acid Chemical class CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 KIUKXJAPPMFGSW-DNGZLQJQSA-N 0.000 claims abstract description 47
- DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N methacrylic anhydride Chemical compound CC(=C)C(=O)OC(=O)C(C)=C DCUFMVPCXCSVNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 41
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 34
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 29
- AZKVWQKMDGGDSV-BCMRRPTOSA-N Genipin Chemical compound COC(=O)C1=CO[C@@H](O)[C@@H]2C(CO)=CC[C@H]12 AZKVWQKMDGGDSV-BCMRRPTOSA-N 0.000 claims abstract description 28
- AZKVWQKMDGGDSV-UHFFFAOYSA-N genipin Natural products COC(=O)C1=COC(O)C2C(CO)=CCC12 AZKVWQKMDGGDSV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 25
- NIOHNDKHQHVLKA-UHFFFAOYSA-N acetic acid;7-(8-formyl-1,6,7-trihydroxy-3-methyl-5-propan-2-ylnaphthalen-2-yl)-2,3,8-trihydroxy-6-methyl-4-propan-2-ylnaphthalene-1-carbaldehyde Chemical compound CC(O)=O.CC(C)C1=C(O)C(O)=C(C=O)C2=C(O)C(C=3C(O)=C4C(C=O)=C(O)C(O)=C(C4=CC=3C)C(C)C)=C(C)C=C21 NIOHNDKHQHVLKA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 23
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 19
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 229920002385 Sodium hyaluronate Polymers 0.000 claims description 31
- 229940010747 sodium hyaluronate Drugs 0.000 claims description 31
- 229920002674 hyaluronan Polymers 0.000 claims description 30
- 229960003160 hyaluronic acid Drugs 0.000 claims description 30
- YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N sodium;(2s,3s,4s,5r,6r)-6-[(2s,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2-[(2s,3s,4r,5r,6r)-6-[(2r,3r,4r,5s,6r)-3-acetamido-2,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-2-carboxy-4,5-dihydroxyoxan-3-yl]oxy-5-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-4-yl]oxy-3,4,5-trihydroxyoxane-2- Chemical compound [Na+].CC(=O)N[C@H]1[C@H](O)O[C@H](CO)[C@@H](O)[C@@H]1O[C@H]1[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O[C@H]2[C@@H]([C@@H](O[C@H]3[C@@H]([C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O3)C(O)=O)O)[C@H](O)[C@@H](CO)O2)NC(C)=O)[C@@H](C(O)=O)O1 YWIVKILSMZOHHF-QJZPQSOGSA-N 0.000 claims description 28
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- KLGDRWGOXDJNPH-UHFFFAOYSA-N P(=O)(O)(O)O.C1(=CC=CC=C1)C=1C(=C(C(=O)[Li])C(=CC1C)C)C Chemical compound P(=O)(O)(O)O.C1(=CC=CC=C1)C=1C(=C(C(=O)[Li])C(=CC1C)C)C KLGDRWGOXDJNPH-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 19
- RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N Dihydrogen sulfide Chemical compound S RWSOTUBLDIXVET-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 18
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 229910000037 hydrogen sulfide Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 239000007789 gas Substances 0.000 claims description 17
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M Methacrylate Chemical compound CC(=C)C([O-])=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 9
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 9
- 125000005395 methacrylic acid group Chemical group 0.000 claims description 8
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 5
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 2
- IGAAQDGISNXKQL-UHFFFAOYSA-L P(=O)(OC(C1=C(C(=C(C=C1C)C)C1=CC=CC=C1)C)=O)([O-])[O-].[Li+].[Li+] Chemical compound P(=O)(OC(C1=C(C(=C(C=C1C)C)C1=CC=CC=C1)C)=O)([O-])[O-].[Li+].[Li+] IGAAQDGISNXKQL-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims 1
- 230000000844 anti-bacterial effect Effects 0.000 abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 abstract description 11
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 abstract description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 5
- 230000003115 biocidal effect Effects 0.000 abstract description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 33
- CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N Methacrylic acid Chemical compound CC(=C)C(O)=O CERQOIWHTDAKMF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 23
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 21
- 239000008055 phosphate buffer solution Substances 0.000 description 19
- 230000001580 bacterial effect Effects 0.000 description 12
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 7
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 7
- 241000588724 Escherichia coli Species 0.000 description 6
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 6
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 description 6
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 5
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 description 5
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000018109 developmental process Effects 0.000 description 4
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 4
- SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N Glutaraldehyde Chemical compound O=CCCCC=O SXRSQZLOMIGNAQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 description 3
- 239000004480 active ingredient Substances 0.000 description 3
- 238000007385 chemical modification Methods 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 3
- 230000009144 enzymatic modification Effects 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 208000015181 infectious disease Diseases 0.000 description 3
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 3
- 150000003242 quaternary ammonium salts Chemical class 0.000 description 3
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 description 2
- 108010029541 Laccase Proteins 0.000 description 2
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 2
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 2
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 2
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 2
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 2
- 230000001965 increasing effect Effects 0.000 description 2
- 238000002715 modification method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000005956 quaternization reaction Methods 0.000 description 2
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 2
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 2
- WMBWREPUVVBILR-WIYYLYMNSA-N (-)-Epigallocatechin-3-o-gallate Chemical compound O([C@@H]1CC2=C(O)C=C(C=C2O[C@@H]1C=1C=C(O)C(O)=C(O)C=1)O)C(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 WMBWREPUVVBILR-WIYYLYMNSA-N 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M (E)-Ferulic acid Natural products COC1=CC(\C=C\C([O-])=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-M 0.000 description 1
- 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 1
- 241000193755 Bacillus cereus Species 0.000 description 1
- 244000060011 Cocos nucifera Species 0.000 description 1
- 235000013162 Cocos nucifera Nutrition 0.000 description 1
- 241001391944 Commicarpus scandens Species 0.000 description 1
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241001360526 Escherichia coli ATCC 25922 Species 0.000 description 1
- 206010017472 Fumbling Diseases 0.000 description 1
- WMBWREPUVVBILR-UHFFFAOYSA-N GCG Natural products C=1C(O)=C(O)C(O)=CC=1C1OC2=CC(O)=CC(O)=C2CC1OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 WMBWREPUVVBILR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 1
- LSWCMUBJZBXTDM-UHFFFAOYSA-M P(=O)(OC1=CC=CC=C1)(OC(C1=C(C=C(C=C1C)C)C)=O)[O-].[Li+] Chemical compound P(=O)(OC1=CC=CC=C1)(OC(C1=C(C=C(C=C1C)C)C)=O)[O-].[Li+] LSWCMUBJZBXTDM-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 241000589517 Pseudomonas aeruginosa Species 0.000 description 1
- 241000191967 Staphylococcus aureus Species 0.000 description 1
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 1
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 230000006978 adaptation Effects 0.000 description 1
- 238000007718 adhesive strength test Methods 0.000 description 1
- SWLVFNYSXGMGBS-UHFFFAOYSA-N ammonium bromide Chemical compound [NH4+].[Br-] SWLVFNYSXGMGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003110 anti-inflammatory effect Effects 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000010478 bone regeneration Effects 0.000 description 1
- 239000000872 buffer Substances 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000003638 chemical reducing agent Substances 0.000 description 1
- 229940045110 chitosan Drugs 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N copper(I) oxide Inorganic materials [Cu]O[Cu] BERDEBHAJNAUOM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N cuprous oxide Chemical compound [O-2].[Cu+].[Cu+] KRFJLUBVMFXRPN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 description 1
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 1
- 230000003631 expected effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N ferulic acid Natural products COC1=CC(C=CC(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N ferulic acid Chemical compound COC1=CC(\C=C\C(O)=O)=CC=C1O KSEBMYQBYZTDHS-HWKANZROSA-N 0.000 description 1
- 229940114124 ferulic acid Drugs 0.000 description 1
- 235000001785 ferulic acid Nutrition 0.000 description 1
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 1
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000005764 inhibitory process Effects 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 1
- 230000000813 microbial effect Effects 0.000 description 1
- 229910000402 monopotassium phosphate Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000019796 monopotassium phosphate Nutrition 0.000 description 1
- 239000002121 nanofiber Substances 0.000 description 1
- 231100000512 nanotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 238000007719 peel strength test Methods 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 238000007747 plating Methods 0.000 description 1
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 description 1
- GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M potassium dihydrogen phosphate Chemical compound [K+].OP(O)([O-])=O GNSKLFRGEWLPPA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K potassium phosphate Substances [K+].[K+].[K+].[O-]P([O-])([O-])=O LWIHDJKSTIGBAC-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 235000010413 sodium alginate Nutrition 0.000 description 1
- 239000000661 sodium alginate Substances 0.000 description 1
- 229940005550 sodium alginate Drugs 0.000 description 1
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 description 1
- 238000006557 surface reaction Methods 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000009864 tensile test Methods 0.000 description 1
- QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N trans-isoferulic acid Natural products COC1=CC=C(C=CC(O)=O)C=C1O QURCVMIEKCOAJU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000472 traumatic effect Effects 0.000 description 1
Landscapes
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明属于敷料材料技术领域，涉及水凝胶敷料技术。本发明提供了基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法，所提供的制备方法包括如下步骤：（1）将ε‑聚赖氨酸和改性透明质酸用水溶液进行溶解，制成聚合物溶液；（2）将木质素、醋酸棉酚和京尼平用水共混；（3）将GelMa和LAP溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入JK2，搅拌均匀；（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，先交联反应，加入步骤（3）所得物再光照交联，再进行余下反应。本发明所得水凝胶敷料提高了木质素在抗菌方面应用价值，在高浓度细菌下具有优异抗菌性；本发明所得水凝胶具有优异的拉伸强度和压缩强度，还具有良好的粘附性。
Description
技术领域
本发明属于敷料材料技术领域，涉及水凝胶敷料技术，具体涉及一种基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法。
背景技术
木质素主要来源于植物的木质部，是木质纤维素的重要组成部分，其含量占木质纤维素的10-40%。目前，人们对于木质素的开发利用还比较有限，在木质素的储量中，仅有2%被用于工业生产。因此，进一步开发木质素的应用价值，是有必要的。
木质素具有多种已知性能，如良好的生物相容性、紫外屏蔽、抗氧化和抗菌性能。其中，木质素的抗菌功能是比较容易让人忽视的，其原因在于木质素本身具有的抗菌效果有限。例如，Chen K等人[1]报道，木质素对于革兰氏阴性菌的抗菌率仅有10%，经改性后的抗菌率也只能提升至57%。因此，开发木质素在抗菌方面的应用，首要问题是提升其抗菌性能，为此，研究人员已进行了一些尝试，并获得了相应成果。
对木质素进行改性，是提升木质素抗菌性能的研究方向之一。根据改性方法的类型，可分为物理改性、化学改性和酶法改性。在物理改性法中，人们主要利用木质素中的还原官能团，将其作为纳米颗粒的还原剂和稳定剂，对相应纳米颗粒进行封端，获得抗菌性更强的纳米粒子[2-7]。不过，抗菌纳米粒子容易对微生物群落造成损害，对动物体也有一定的纳米毒性，不宜过多使用。在化学改性法中，比较典型的方法是对木质素进行季铵化改性，An 等人[8]合成了用溴化铵盐改性的水溶性木质素季铵盐，实现了显著的广谱抗菌效果。不过，目前对于木质素进行季铵化的反应，容易对木质素中的抗菌官能团酚羟基造成破坏，未能完全释放木质素的抗菌性能。用漆酶催化木质素是酶法改性法中的主要办法，例如Thakur等人[9]通过漆酶催化木质素接枝阿魏酸，通过增加木质素的酚含量增强抗菌活性。
然而，无论是通过物理改性、化学改性和酶法改性来增强木质素的抗菌性能，均面临因改性过程比较复杂而带来的应用成本较高的问题。因此，寻找能与木质素在抗菌方面产生协同作用的物质或者方法，是解决该问题的重要研究方向。在这方面，Jiang, Y等人[10]发现了木质素F与EGCG联合使用，可以增强对大肠杆菌的杀菌活性；Yaneva, Z等人[11]发现桑皮素、壳聚糖和木质素在二组分和三组分偶联体系中的联合作用，对金黄色葡萄球菌ATCC 25923、大肠杆菌ATCC 25922、铜绿假单胞菌ATCC 27853和临床分离的蜡样芽孢杆菌的活性的抑制产生增强效果。不过，不同物质在某方面能否产生协同作用，往往难以实现预计，使得这方面的研究成果还不多。
水凝胶由于其易于制备、具有粘附性和保水性等特点，常被用于伤口敷料使用。因此，在利用木质素的抗菌性能方面，基于木质素开发具有良好抗菌效果的水凝胶皮肤敷料，是一个具有前景的研究方向。李晓雨等人[12]在这方面进行了较为详细的总结。考虑到有些水凝胶基材，如ε-聚赖氨酸，也具有一定的抗菌性，一些研究已经将活性成分装载在ε-聚赖氨酸水凝胶中，来实现抗菌和相应活性成分的功能[13]。鉴于木质素本身抗菌性能较弱，可以考虑将其装载在ε-聚赖氨酸水凝胶中，以获得抗菌性能的提升。
良好的水凝胶皮肤敷料通常需具备如下特点：（1）具有良好的机械性能以防止可能的损坏导致的进一步感染；（2）优异的抗菌性能；（3）良好的粘附性能，可牢固粘附在皮肤上。因此，除了考虑如何提升木质素在水凝胶皮肤敷料上的抗菌应用效果之外，还需要考虑如何提升基于ε-聚赖氨酸制备的水凝胶的机械性能和粘附性能。
目前，人们已基于ε-聚赖氨酸制备了一些水凝胶，但是所得水凝胶的抗拉强度和弹性模量通常只有不到1MPa，例如Jingfei Li等人[14]制备的聚丙烯酰胺/多巴胺-透明质酸钠-ε-聚赖氨酸复合水凝胶的机械性能不足100kPa。除了ε-聚赖氨酸之外，其余的一些常见原料制备得到的水凝胶，也存在类似的问题，例如，Xin Meng等人[15]通过将壳聚糖、海藻酸钠和透明质酸钠制备所得的水凝胶的压缩模量仅为0.1MPa左右；Zibo Zhang等人[16]利用GelMa、氧化葡聚糖和ε-聚赖氨酸制备得到的水凝胶的抗拉强度最高也仅为16.9kPa。偏低的机械强度使得相应的水凝胶在规模化制备时容易破损，使得产品良率偏低；同时，在用作皮肤敷料使用时，也容易因外力撕扯或者碰撞造成损坏。
因此，如何制备一种包含木质素并具有优异抗菌性、机械性能好和粘附性能好的水凝胶敷料，是本领域所亟需的。
[1]Chen K, Qiu X, Yang D, et al. Amino acid-functionalizedpolyampholytes as natural broad-spectrum antimicrobial agents for high-efficient personal protection[J]. Green Chemistry, 2020, 22(19): 6357-6371.
[2]Tran N T, Nguyen T T T, Ha D, et al. Highly functional materialsbased on nano-lignin, lignin, and lignin/silica hybrid capped silvernanoparticles with antibacterial activities[J]. Biomacromolecules, 2021,22(12): 5327-5338.
[3]Zhang Q, Li M, Luo B, et al. In situ growth gold nanoparticles inthree-dimensional sugarcane membrane for flow catalytical and antibacterialapplication[J]. Journal of Hazardous Materials, 2021, 402: 123445.
[4]Morena A G, Bassegoda A, Hoyo J, et al. Hybrid tellurium-Ligninnanoparticles with enhanced antibacterial properties[J]. ACS AppliedMaterials & Interfaces, 2021, 13(13): 14885-14893.
[5]Wang Y, Wang H, Li Z, et al. Fabrication of litchi-like lignin/zinc oxide composites with enhanced antibacterial activity and theirapplication in polyurethane films[J]. Journal of Colloid and InterfaceScience,2021, 594: 316-325.
[6]Yang J, Dai J, Liu X, et al. A lignin-based epoxy/TiO2 hybridnanoparticle for multifunctional bio-based epoxy with improved mechanical, UVabsorption and antibacterial properties[J]. International Journal ofBiological Macromolecules, 2022, 210: 85-93.
[7]Li P, Lv W, Ai S. Green and gentle synthesis of Cu2O nanoparticlesusing lignin as reducing and capping reagent with antibacterial properties[J]. Journal of Experimental Nanoscience, 2016, 11(1): 18-27.
[8]An L, Heo J W, Chen J, et al. Water-soluble lignin quaternaryammonium salt for electrospun morphology-controllable antibacterial polyvinylalcohol/lignin quaternary ammonium salt nanofibers[J]. Journal of CleanerProduction, 2022, 368: 133219.
[9]Thakur K,Kalia S,Pathania D, et al. Surface functionalization oflignin constituent of coconut fibers
via laccase-catalyzed biografting for development of antibacterialand hydrophobic properties[J]. Journal of Cleaner Production, 2016, 113: 176-182.
[10]Jiang Y, Satoh K, Aratsu C, et al.Combination effect of lignin Fand natural products[J]. ANTICANCER RESEARCH,2001,21: 965-970.
[11]Yaneva Z, Beev G, Rusenova N, et al.Antimicrobial Potential ofConjugated Lignin/Morin/Chitosan Combinations as a Function of SystemComplexity[J]. Antibiotics,2022,11(5),650.
[12]李晓雨,李鹏辉,彭茵,等.木质素基水凝胶的应用研究进展[J].中国造纸,2023,42(12):129-136.
[13]尚亚廷.聚赖氨酸基抗菌、抗氧化水凝胶的制备及其性能研究[D].东华大学,2022.DOI:10.27012/d.cnki.gdhuu.2022.002119.
[14]Jingfei Li, Jintao Shen, Bo Zhuang,et al.Light-triggered on-siterapid formation of antibacterial hydrogel dressings for accelerated healingof infected wounds[J].Biomaterials Advances,136 (2022) 212784.
[15]Xin Meng ,Yang Lu, Ying Gao,et al.Chitosan/alginate/hyaluronicacid polyelectrolyte composite sponges crosslinked with genipin for wounddressing application[J].International Journal of Biological Macromolecules,182 (2021) 512-523.
[16]Zibo Zhang, Jiadong Guo,Yuxiang He,et al.An injectable doublenetwork hydrogel with hemostasis and antibacterial activity for promotingmultidrug-resistant bacteria infected wound healing[J].Biomater. Sci., 2022,10,3268.
发明内容
针对现有技术的缺点，本发明旨在克服现有技术中木质素的抗菌效果较弱的不足，以及克服现有技术中水凝胶皮肤敷料的机械性能较差而难以产业化生产的弊端，同时克服现有技术中水凝胶皮肤敷料的粘附性较弱的问题，从而提供一种水凝胶皮肤敷料的制备方法及所得的水凝胶皮肤敷料，该皮肤敷料能显著提高木质素抗菌效果，能显著提高水凝胶的机械性能和粘附性能。为方便起见，本发明中水凝胶皮肤敷料简称为水凝胶敷料。
为了实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：
一种基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将ε-聚赖氨酸和改性透明质酸用水溶液进行溶解，制成聚合物溶液；
（2）以水为溶剂，将木质素、醋酸棉酚和京尼平共混均匀，制成水溶液；
（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入硫化氢气体供体JK2，搅拌均匀；
（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，先交联反应10～20分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联5~15秒钟，然后再反应5～10分钟；
其中，所述改性透明质酸为甲基丙烯酸透明质酸；
所述ε-聚赖氨酸、改性透明质酸和甲基丙烯酸酐化明胶的重量比为4:1~4:2~3；所述木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.5~1%；所述醋酸棉酚的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.3~1%；所述京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.1~0.2%；所述硫化氢气体供体JK2的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的10~20%；所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1~2%。
具体地，所述甲基丙烯酸透明质酸的制备方法为：将2.0g透明质酸钠溶于100mL的去离子水中，再加入67mL的N,N-二甲基甲酰胺，然后滴加2.45g甲基丙烯酸酐，其间控制pH=8~9；然后在搅拌状态下，于4℃下反应24小时，反应完毕后，进行透析即得。
优选地，在步骤（1）中，所用的水溶液为PBS水溶液。
优选地，在步骤（1）中，所述聚合物溶液中聚合物的重量浓度为1%。
优选地，在步骤（2）中，所述木质素、醋酸棉酚的添加量分别为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.9%和0.3%。
优选地，在步骤（2）中，京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.125%。
优选地，在步骤（2）和步骤（3）中，所用的水为去离子水。
优选地，步骤（3）中，所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1.8%。
优选地，步骤（3）中，所述甲基丙烯酸酐化明胶溶液中，甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%。
如本发明的一个对比例所示，考虑到木质素的抗菌性较弱，发明人采用了具有抗菌性的ε-聚赖氨酸作为原料制备水凝胶。但是，发明人发现，ε-聚赖氨酸水凝胶本身和载木质素的ε-聚赖氨酸水凝胶在细菌浓度较高、处理时间较短的情况下，所具备的抗菌性十分有限，不适合作为敷料对已经感染或有感染风险的皮肤进行处理。考虑到现有技术中对木质素的抗菌性进行增强的处理方法，要么需要与纳米颗粒进行联用，要么需要对木质素进行复杂的改性处理，导致木质素的抗菌性得到增强的同时，增加了安全风险和成本。因此，发明人摸索了木质素与一些已有物质的联用效果。如本发明的相应对比例所示，将木质素与醋酸棉酚或茶多酚进行联用，未能改善抗菌性。
除了抗菌性问题之外，本发明还旨在提高水凝胶的机械性能，以解决在规模化生产时，水凝胶易拉裂或压裂导致的良率较低的问题。因为一般情况下双网络结构水凝胶的机械性能相对较好，发明人首先考虑构建双网络结构水凝胶。如本发明的一个对比例所示，利用ε-聚赖氨酸、透明质酸钠和甲基丙烯酸酐化明胶(GelMa)，按照两步交联法制备得到的水凝胶的机械性能得到了提升，但是机械性能仍然较差，所得抗拉强度仅有数百kPa。再如本发明的一个对比例所示，当利用ε-聚赖氨酸、甲基丙烯酸透明质酸和甲基丙烯酸酐化明胶制备水凝胶后，抗拉强度得到了进一步的提升，达到1MPa级别。由于木质素一定交联效果，因此，如本发明一个对比例所示，木质素的添加也可以略微提升水凝胶的机械性能。令人意外的是，当选择甲基丙烯酸透明质酸作为水凝胶一层网络原料之一，添加木质素和醋酸棉酚，并利用GelMa构建第二层网络，所得水凝胶的机械强度得到了显著的提升。同时，发明人还观察到，按此方案得到的水凝胶在粘附性方面也有增强，适合作为皮肤敷料，可以在保证具有较强粘附力的同时，又不至于由于撕扯时损害皮肤。据发明人所知，在现有技术中，包含木质素的水凝胶的机械强度最好的为Yiwen Zhang[17]开发的木质素-壳聚糖-聚乙烯醇复合水凝胶，其所得抗拉强度达到44.3MPa，不过其机械性能主要是由壳聚糖-聚乙烯醇贡献的，更重要的是，在添加木质素后，即使在较低细菌浓度（1.5×105 CFU/mL）下，所得水凝胶的抗菌性还出现了下降。这说明，该方案下的水凝胶未能提高木质素在抗菌方面的应用价值。
此外，发明人在前述摸索方案的基础上，在GelMa构建的第二层网络上装载硫化氢气体供体JK2后，发现所得水凝胶的抗菌性能得到了大幅度的增强，在高浓度细菌环境下，可以达到99.9%的抗菌效果。硫化氢常用于抗炎，JK2[18]是硫化氢气体的供体材料。至此，发明人构建了含有木质素、醋酸棉酚和JK2作为抗菌活性成分的双层网络水凝胶，该水凝胶可以显著的提升木质素的抗菌效果，提升了木质素在制备抗菌敷料方面的实际应用潜力。
本发明的有益效果：
本发明所得水凝胶敷料提高了木质素在抗菌方面的应用价值，在高浓度细菌下能具有优异的抗菌性；本发明所得水凝胶具有优异的拉伸强度和压缩强度，同时还具有良好的粘附性。
[17] Yiwen Zhanga, Miaomiao Jiangb, Yuqing Zhang, et al. Novellignin–chitosan–PVA composite hydrogel for wound dressing[J]. MaterialsScience & Engineering C，104（2019）110002.
[18] Al-Bishari A, Yie K, Al-Baadani M, et al. JK-2 loadedelectrospun membrane for promoting bone regeneration[J]. Materials science &engineering C, Materials for biological applications, 2021, 130: 112471.
附图说明
图1为本发明实施例1制备水凝胶时成胶前的照片；
图2为本发明实施例1所得水凝胶的照片；
图3为本发明实施例1所得水凝胶作为皮肤敷料的使用状态图。
具体实施方式
下面通过实施例对本发明进行具体描述，有必要在此指出的是以下实施例只是用于对本发明进行进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制，该领域的技术熟练人员根据上述发明内容所做出的一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
下述实施例和对比例所用的原料：
ε-聚赖氨酸：MV 2000-5000，上海毕得医药科技股份有限公司；
透明质酸钠：90-100kDa，上海源叶生物科技有限公司；
甲基丙烯酸透明质酸：实验室自制，将2.0g透明质酸钠溶于100mL的去离子水中，再加入67mL的N,N-二甲基甲酰胺，然后滴加2.45g甲基丙烯酸酐，其间控制pH=8~9；然后在搅拌状态下，于4℃下反应24小时，反应完毕后，进行透析即得；
甲基丙烯酸酐化明胶(简称GelMa)：EFL-GM系列，西安齐岳生物科技有限公司；
苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐（简称LAP）：西安齐岳生物科技有限公司；
木质素：山东盛泉生物科技股份有限公司；
醋酸棉酚：湖北鑫源顺医药化工有限公司；
茶多酚：江苏久佳生物科技有限公司；
硫化氢气体供体JK2：Sigma公司；
京尼平：湖北萃园生物科技有限公司；
戊二醛：湖北荆洪生物科技股份有限公司；
PBS水溶液：实验室自制，取磷酸二氢钾0.68g，加0.1mol/L氢氧化钠溶液15.2mL，用水稀释至100mL，即得，调整pH=6.5；
去离子水：实验室自有。
实施例1
（1）将ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；
（2）以去离子水为溶剂，将木质素、醋酸棉酚和京尼平共混均匀，制成水溶液；
（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入硫化氢气体供体JK2，搅拌均匀；
（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质重量浓度为10%（见图1），先交联反应15分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联10秒钟，然后再反应8分钟，获得水凝胶敷料（见图2）。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。图3显示了取样所得水凝胶敷料在作为皮肤敷料时的使用状态。
ε-聚赖氨酸、甲基丙烯酸透明质酸和甲基丙烯酸酐化明胶的重量比为4:3:2.5；所述木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.9%；醋酸棉酚的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.3%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.125%；硫化氢气体供体JK2的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的15%；所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1.8%。
实施例2
（1）将ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；
（2）以去离子水为溶剂，将木质素、醋酸棉酚和京尼平共混均匀，制成水溶液；
（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入硫化氢气体供体JK2，搅拌均匀；
（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质重量浓度为10%，先交联反应10分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联15秒钟，然后再反应10分钟，获得水凝胶敷料。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、甲基丙烯酸透明质酸和甲基丙烯酸酐化明胶的重量比为4:1:3；所述木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.5%；醋酸棉酚的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.4%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.2%；硫化氢气体供体JK2的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的10%；所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1%。
实施例3
（1）将ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；
（2）以去离子水为溶剂，将木质素、醋酸棉酚和京尼平共混均匀，制成水溶液；
（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入硫化氢气体供体JK2，搅拌均匀；
（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，先交联反应20分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联5秒钟，然后再反应5分钟，获得水凝胶敷料。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、甲基丙烯酸透明质酸和甲基丙烯酸酐化明胶的重量比为4:4:2；所述木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的1%；醋酸棉酚的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的1%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.1%；硫化氢气体供体JK2的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的20%；所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的2%。
对比例1
取1 g ε-聚赖氨酸溶于1 mL去离子水中得到， 再加入400μL 重量分数为10 %的戊二醛水溶液混合后得到聚赖氨酸水凝胶。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
对比例2
取1 g ε-聚赖氨酸，0.1 g 木质素溶于1 mL去离子水中得到， 再加入400μL 重量分数为10 %的戊二醛水溶液混合后得到聚赖氨酸-木质素水凝胶。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
对比例3
（1）将ε-聚赖氨酸和透明质酸钠用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将木质素和京尼平溶于去离子水中；（3）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，即得ε-聚赖氨酸-透明质酸钠水凝胶。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、透明质酸钠重量比为4:3；木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.9%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.125%。
对比例4
（1）将ε-聚赖氨酸和透明质酸钠用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将木质素、醋酸棉酚和京尼平溶于去离子水中；（3）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，即得ε-聚赖氨酸-透明质酸钠水凝胶。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、透明质酸钠重量比为4:3；木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.9%；醋酸棉酚的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.3%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.125%。
对比例5
（1）将ε-聚赖氨酸和透明质酸钠用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将木质素、茶多酚和京尼平溶于去离子水中；（3）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，即得ε-聚赖氨酸-透明质酸钠水凝胶。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、透明质酸钠重量比为4:3；木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.9%；茶多酚的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.3%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.125%。
对比例6
（1）将ε-聚赖氨酸和透明质酸钠用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将京尼平溶于去离子水中；（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液；（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联10秒钟，获得水凝胶敷料。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、透明质酸钠重量比为4:3；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.125%；苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1%。
对比例7
（1）将ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将京尼平溶于去离子水中；（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液；（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联10秒钟，获得水凝胶敷料。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、甲基丙烯酸透明质酸重量比为4:3；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.125%；苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1%。
对比例8
（1）将ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将木质素和京尼平溶于去离子水中；（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液；（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联10秒钟，获得水凝胶敷料。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、甲基丙烯酸透明质酸重量比为4:3；木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.9%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和甲基丙烯酸透明质酸总重的0.125%；苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1%。
对比例9
（1）将ε-聚赖氨酸和透明质酸钠用PBS水溶液进行溶解，制成聚合物重量浓度为1%的聚合物溶液；（2）将木质素、京尼平溶于去离子水中；（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%的甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入硫化氢气体供体JK2，搅拌均匀；（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，使得溶质浓度为10%，交联反应30分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联10秒钟，获得水凝胶敷料。取样，作为水凝胶样品，供相关测试使用。
ε-聚赖氨酸、透明质酸钠重量比为4:3；木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.9%；京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和透明质酸钠总重的0.125%；苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1%；硫化氢气体供体JK2的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的15%。
实验例1 抗菌实验
1.细菌工作液配置：取标准菌株E.coli ATCC 25922培养后，利用PBS缓冲液制成3×107CFU/mL的菌悬液；取标准菌株S.aureus ATCC 29213培养后，利用PBS缓冲液（pH=6.5）制成3×107CFU/mL的菌悬液。
2.实验方法：取水凝胶样品，切成长宽高为3cm×1cm×1cm的长方块，置于玻璃试管（15mm×150mm）中，倒入细菌工作液10mL。然后于摇床（180rpm）中，在35℃下，培养2小时，取培养液用平板涂布菌落计数法进行细菌浓度计算。抗菌性是通过将培养液中的细菌浓度与细菌工作液中的细菌浓度进行比较，计算经培养后细菌菌落数目减少的比例。
3.实验结果：如对比例1所示，单纯的聚赖氨酸水凝胶具有一定抗菌性，但是对于高浓度的细菌工作液而言，其抗菌效果较差，对于E.coli ATCC 25922抗菌性仅有7.4%。前人制得的聚赖氨酸水凝胶[19]的抗菌性虽然达到99.9%，但是其细菌工作液的浓度很低，仅为本发明的三十分之一，其采用的抗菌孵育时间也为本发明的2倍，因此，本发明的实验结果与前人研究是相符的。如表1中的对比例2所示，单纯含有木质素的水凝胶的抗菌性能较弱，无论是对革兰氏阴性菌E.coli ATCC 25922受试菌株还是对革兰氏阳性菌S.aureusATCC 29213受试菌株的抗菌性均较弱，这与前人的研究结果相对应。如对比例4所示，木质素与醋酸棉酚的组合，未能改善抗菌性。如对比例9所示，木质素和硫化氢气体的同时释放，能够显著的提升抗菌性，对于E.coli ATCC 25922达到67.2%，对于S.aureus ATCC 29213的抗菌性达到43.6%。当制备同时含有木质素、醋酸棉酚和硫化氢气体的水凝胶后，如实施例1所示，对于E.coli ATCC 25922和S.aureus ATCC 29213的抗菌性均可以达到99.9%，这表明将木质素用于制备防止外伤感染的水凝胶皮肤敷料是可以具有实际应用前景的。
[19]尚亚廷.聚赖氨酸基抗菌、抗氧化水凝胶的制备及其性能研究[D].东华大学,2022.DOI:10.27012/d.cnki.gdhuu.2022.002119.
表1
注：表中的数据，取三次测试平均值，并四舍五入取小数点后一位，下同。
实验例2 机械性能实验
用万能试验机对水凝胶样品进行单轴拉伸和压缩测试。进行单轴拉伸测试时，拉伸速度为100mm/min，初始标距为10mm；进行压缩测试时，将水凝胶样品制成直径40mm、高度20mm圆柱体，压缩速率为50mm/min。
如表2所示，甲基丙烯酸透明质酸的选择、醋酸棉酚的加入和GelMa的选择，对于水凝胶的机械性能影响显著。当利用GelMa与甲基丙烯酸透明质酸和ε-聚赖氨酸构建双网络水凝胶后，无论是抗拉强度还是压缩强度均有一定的提升。木质素的加入，对于水凝胶的机械强度有一定的改善，这方面前人有类似的报道。但是，意外的是，醋酸棉酚的加入，对于双网络水凝胶的机械性能有着进一步显著提升。
表2
| 抗拉强度 | 压缩强度 | |
| 实施例1 | 46.7MPa | 41.3MPa |
| 实施例2 | 43.5MPa | 40.6MPa |
| 实施例3 | 44.1MPa | 40.8MPa |
| 对比例1 | 67.3kPa | 64.2kPa |
| 对比例2 | 74.5kPa | 79.3kPa |
| 对比例3 | 112.5kPa | 124.8kPa |
| 对比例6 | 314.7kPa | 286.4kPa |
| 对比例7 | 1400.5kPa | 1269.3kPa |
| 对比例8 | 1512.4kPa | 1369.5kPa |
实验例3 粘附性测试
1.粘合强度测试：将水凝胶样品放置在两块PVC塑料基材之间，固化30min后，用万能拉力机测试使得基材分开所需要的力，并计算自粘强度。粘合强度为使得基材分开所需最大的力（单位：N）除以基材之间粘附的面积（单位：m2）。
2.剥离强度测试：采用180°剥离粘附测试法测量剥离粘附力。具体方法是将水凝胶样品切成2cm×2cm，放置在两块单向猪皮之间，一端开口；然后室温放置20min，再放入质构仪中，按照10mm/min的速度将猪皮拉开，测试剥离强度。剥离强度为剥离时最大荷载（单位：N）除以粘合宽度（单位：m）。
一般情况下，皮肤敷料的剥离强度至少要超过100N/m，最好大于100N/m。为了更好的粘附皮肤，但又在撕扯时不损害皮肤，剥离强度在500N~800N/m较好。如表3所示，在所有受试的对比例中，仅有对比例7和对比例8所得水凝胶满足皮肤敷料关于剥离强度的一般要求。本发明实施例1-3所得水凝胶的剥离强度介于700N~800N/m之间，既有粘附强度，又可以按需撕去而不损害皮肤。
表3
| 粘附强度 | 剥离强度 | |
| 实施例1 | 7.3MPa | 774.3 N/m |
| 实施例2 | 6.8MPa | 757.6 N/m |
| 实施例3 | 7.1MPa | 761.2 N/m |
| 对比例1 | 26.4kPa | 12.6 N/m |
| 对比例2 | 27.5kPa | 17.6 N/m |
| 对比例3 | 34.5kPa | 20.3 N/m |
| 对比例6 | 644.8kPa | 52.7 N/m |
| 对比例7 | 1235.2kPa | 110.4 N/m |
| 对比例8 | 1308.1kPa | 115.5 N/m |
Claims (10)
1.一种基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
（1）将ε-聚赖氨酸和改性透明质酸用水溶液进行溶解，制成聚合物溶液；
（2）以水为溶剂，将木质素、醋酸棉酚和京尼平共混均匀，制成水溶液；
（3）将甲基丙烯酸酐化明胶和苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐溶于水中，得到甲基丙烯酸酐化明胶溶液，再加入硫化氢气体供体JK2，搅拌均匀；
（4）将步骤（2）所得物加入到步骤（1）所得物中，先交联反应10～20分钟后，加入步骤（3）所得物，光照交联5~15秒钟，然后再反应5～10分钟；
其中，所述改性透明质酸为甲基丙烯酸透明质酸；
所述ε-聚赖氨酸、改性透明质酸和甲基丙烯酸酐化明胶的重量比为4:1~4:2~3；所述木质素的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.5~1%；所述醋酸棉酚的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.3~1%；所述京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.1~0.2%；所述硫化氢气体供体JK2的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的10~20%；所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1~2%。
2.根据权利要求1所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，所述甲基丙烯酸透明质酸的制备方法为：将2.0g透明质酸钠溶于100mL的去离子水中，再加入67mL的N,N-二甲基甲酰胺，然后滴加2.45g甲基丙烯酸酐，其间控制pH=8~9；然后在搅拌状态下，于4℃下反应24小时，反应完毕后，进行透析即得。
3.根据权利要求1所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所用的水溶液为PBS水溶液。
4.根据权利要求3所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在步骤（1）中，所述聚合物溶液中聚合物的重量浓度为1%。
5.根据权利要求1所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，所述木质素、醋酸棉酚的添加量分别为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.9%和0.3%。
6.根据权利要求5所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，京尼平的添加量为ε-聚赖氨酸和改性透明质酸总重的0.125%。
7.根据权利要求6所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在步骤（2）和步骤（3）中，所用的水为去离子水。
8.根据权利要求1所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述苯基（2，4，6-三甲基苯甲酰基）磷酸锂盐的添加量为甲基丙烯酸酐化明胶重量的1.8%。
9.根据权利要求1所述的水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，步骤（3）中，所述甲基丙烯酸酐化明胶溶液中，甲基丙烯酸酐化明胶的重量浓度为10%。
10.一种基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料，其特征在于，所述水凝胶敷料由权利要求1~9任一项所述的水凝胶敷料的制备方法制备而得。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410515670.0A CN118079079B (zh) | 2024-04-26 | 2024-04-26 | 基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410515670.0A CN118079079B (zh) | 2024-04-26 | 2024-04-26 | 基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118079079A true CN118079079A (zh) | 2024-05-28 |
| CN118079079B CN118079079B (zh) | 2024-06-18 |
Family
ID=91150951
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410515670.0A Active CN118079079B (zh) | 2024-04-26 | 2024-04-26 | 基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118079079B (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004337534A (ja) * | 2003-05-19 | 2004-12-02 | Nippon Paper Chemicals Co Ltd | 消臭剤 |
| CN104364317A (zh) * | 2012-04-13 | 2015-02-18 | 流体固体股份公司 | 由生物组分制成的可生物降解的材料 |
| US20160219874A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Biodegradable plant wound dressing composed of electrospun nanofibers |
| CN114177341A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-15 | 常州美杰医疗用品有限公司 | 一种抗菌型医用泡沫敷料的制备方法 |
-
2024
- 2024-04-26 CN CN202410515670.0A patent/CN118079079B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004337534A (ja) * | 2003-05-19 | 2004-12-02 | Nippon Paper Chemicals Co Ltd | 消臭剤 |
| CN104364317A (zh) * | 2012-04-13 | 2015-02-18 | 流体固体股份公司 | 由生物组分制成的可生物降解的材料 |
| US20150048554A1 (en) * | 2012-04-13 | 2015-02-19 | Fluid Solids Ag | Biodegradable material made of biological components |
| US20160219874A1 (en) * | 2015-01-29 | 2016-08-04 | The Board Of Trustees Of The University Of Illinois | Biodegradable plant wound dressing composed of electrospun nanofibers |
| CN114177341A (zh) * | 2021-12-17 | 2022-03-15 | 常州美杰医疗用品有限公司 | 一种抗菌型医用泡沫敷料的制备方法 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| AL-BISHARI, AM等: "JK-2 loaded electrospun membrane for promoting bone regeneration", MATERIALS SCIENCE & ENGINEERING C-MATERIALS FOR BIOLOGICAL APPLICATIONS, vol. 130, 30 November 2021 (2021-11-30), pages 112471 * |
| CHEN MINGJIE等: "High value valorization of lignin as environmental benign antimicrobial", MATERIALS TODAY BIO, vol. 18, 16 February 2023 (2023-02-16), pages 100520 * |
| XIE, YUANXIANG等: "Fabrication of a Lignin-Copper Sulfide-Incorporated PVA Hydrogel with Near-Infrared-Activated Photothermal/Photodynamic/Peroxidase-like Performance for Combating Bacteria and Biofilms", ACS BIOMATERIALS SCIENCE & ENGINEERING, vol. 8, no. 2, 14 February 2022 (2022-02-14), pages 560 - 569 * |
| 王硕: "木质素抑菌性能强化改性方法研究进展", 应用化工, 5 January 2024 (2024-01-05), pages 1 - 5 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN118079079B (zh) | 2024-06-18 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN103446621B (zh) | 一种含纳米银的海藻酸钠基抗菌医用敷料的制备方法 | |
| CN112220959B (zh) | 一种铜基mof水凝胶功能化抗菌膜及其制备方法与应用 | |
| CN109369948B (zh) | 一种细菌纤维素/聚乙烯醇抗菌水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN114984300B (zh) | 一种强韧抗菌水凝胶敷料及其制备方法 | |
| CN113185714B (zh) | 一种高粘附性抗菌促愈合水凝胶及其制备方法 | |
| CN112717194B (zh) | 一种可降解壳聚糖基复合止血薄膜 | |
| CN112267167A (zh) | 一种自愈性发光有机水凝胶纤维的制备方法 | |
| CN110747534A (zh) | 一种抗菌多糖纤维材料及其制备方法 | |
| CN110665050A (zh) | 一种生物粘合剂及其制备方法 | |
| CN107412843B (zh) | 一种具有抗菌性能的淀粉基微孔止血材料及其制备方法和应用 | |
| CN112321885A (zh) | 氧化石墨烯与壳聚糖分子组装的多孔材料的制备和应用 | |
| CN113004543A (zh) | 一种纳米木质素/聚乙烯醇复合医用水凝胶及其制备方法 | |
| CN118079079B (zh) | 基于木质素的抗菌和粘附性增强的水凝胶敷料及其制法 | |
| CN112791223B (zh) | 一种抗菌壳聚糖基止血贴 | |
| CN115227864A (zh) | 一种多功能纳米酶原位水凝胶的制备方法及应用 | |
| CN110975001B (zh) | 壳聚糖-纤维素复合止血海绵及制备方法和应用 | |
| CN107185026B (zh) | 一种魔芋葡甘聚糖医用抗菌敷料的制备方法 | |
| CN112190754A (zh) | 一种用于治疗伤口缺损的水凝胶敷料及其制备方法和应用 | |
| CN111249517B (zh) | 一种基于南极磷虾壳的止血材料的制备方法及其应用 | |
| CN108524945A (zh) | 一种庆大霉素改性壳聚糖的制备方法 | |
| CN114642772B (zh) | 一种黄蓍胶/壳聚糖/杂化纳米磷灰石三元复合多孔材料及其制备方法 | |
| CN116251224B (zh) | 一种乳铁蛋白凝胶敷料及其应用 | |
| CN111296482B (zh) | 一种高聚物复合细菌纤维素载氧化锌抗菌材料及其制备方法与应用 | |
| CN113069590B (zh) | 一种再生细菌纤维素复合水凝胶敷料的制备方法 | |
| CN116271193A (zh) | 一种抗菌壳聚糖止血粉末及其制备方法 |
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 | ||
| GR01 | Patent grant |