CN118236540A - 具有ros清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用 - Google Patents
具有ros清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN118236540A CN118236540A CN202410391039.4A CN202410391039A CN118236540A CN 118236540 A CN118236540 A CN 118236540A CN 202410391039 A CN202410391039 A CN 202410391039A CN 118236540 A CN118236540 A CN 118236540A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyphenol
- nano
- hydrogel
- solution
- prepolymer
- 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 68
- 230000002000 scavenging effect Effects 0.000 title claims abstract description 26
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 19
- 150000008442 polyphenolic compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 70
- 235000013824 polyphenols Nutrition 0.000 claims abstract description 70
- 239000002135 nanosheet Substances 0.000 claims abstract description 57
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 16
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims abstract description 14
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 8
- 239000000047 product Substances 0.000 claims description 27
- 239000002064 nanoplatelet Substances 0.000 claims description 17
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 11
- 230000029663 wound healing Effects 0.000 claims description 11
- GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Chemical group CC(C)(O)C(=O)C1=CC=C(OCCO)C=C1 GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 10
- 239000006185 dispersion Substances 0.000 claims description 9
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 9
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 8
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 8
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 8
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 8
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 8
- QNVSXXGDAPORNA-UHFFFAOYSA-N Resveratrol Natural products OC1=CC=CC(C=CC=2C=C(O)C(O)=CC=2)=C1 QNVSXXGDAPORNA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- LUKBXSAWLPMMSZ-OWOJBTEDSA-N Trans-resveratrol Chemical compound C1=CC(O)=CC=C1\C=C\C1=CC(O)=CC(O)=C1 LUKBXSAWLPMMSZ-OWOJBTEDSA-N 0.000 claims description 6
- 235000021283 resveratrol Nutrition 0.000 claims description 6
- 229940016667 resveratrol Drugs 0.000 claims description 6
- 238000005303 weighing Methods 0.000 claims description 6
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 5
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 1-O-galloyl-3,6-(R)-HHDP-beta-D-glucose Natural products OC1C(O2)COC(=O)C3=CC(O)=C(O)C(O)=C3C3=C(O)C(O)=C(O)C=C3C(=O)OC1C(O)C2OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 TUSDEZXZIZRFGC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000001263 FEMA 3042 Substances 0.000 claims description 4
- LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N Penta-digallate-beta-D-glucose Natural products OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-PPKXGCFTSA-N 0.000 claims description 4
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 claims description 4
- 239000000178 monomer Substances 0.000 claims description 4
- 229920002258 tannic acid Polymers 0.000 claims description 4
- 235000015523 tannic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N tannic acid Chemical compound OC1=C(O)C(O)=CC(C(=O)OC=2C(=C(O)C=C(C=2)C(=O)OC[C@@H]2[C@H]([C@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)[C@@H](OC(=O)C=3C=C(OC(=O)C=4C=C(O)C(O)=C(O)C=4)C(O)=C(O)C=3)O2)OC(=O)C=2C=C(OC(=O)C=3C=C(O)C(O)=C(O)C=3)C(O)=C(O)C=2)O)=C1 LRBQNJMCXXYXIU-NRMVVENXSA-N 0.000 claims description 4
- 229940033123 tannic acid Drugs 0.000 claims description 4
- 101100172132 Mus musculus Eif3a gene Proteins 0.000 claims description 3
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 2
- 239000002904 solvent Substances 0.000 claims description 2
- 229910021578 Iron(III) chloride Inorganic materials 0.000 claims 3
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims 3
- REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N Quercetin Chemical compound C=1C(O)=CC(O)=C(C(C=2O)=O)C=1OC=2C1=CC=C(O)C(O)=C1 REFJWTPEDVJJIY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N gallic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC(O)=C(O)C(O)=C1 LNTHITQWFMADLM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N iron(3+);trinitrate Chemical compound [Fe+3].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O VCJMYUPGQJHHFU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 2
- OOIBFPKQHULHSQ-UHFFFAOYSA-N (3-hydroxy-1-adamantyl) 2-methylprop-2-enoate Chemical compound C1C(C2)CC3CC2(O)CC1(OC(=O)C(=C)C)C3 OOIBFPKQHULHSQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920002101 Chitin Polymers 0.000 claims 1
- 102000008186 Collagen Human genes 0.000 claims 1
- 108010035532 Collagen Proteins 0.000 claims 1
- 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 1
- ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N Quercetagetin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=C(O)C(O)=C(O)C=C2O1 ZVOLCUVKHLEPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N Rhynchosin Natural products C1=C(O)C(O)=CC=C1C1=C(O)C(=O)C2=CC(O)=C(O)C=C2O1 HWTZYBCRDDUBJY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 229920001436 collagen Polymers 0.000 claims 1
- 235000004515 gallic acid Nutrition 0.000 claims 1
- 229940074391 gallic acid Drugs 0.000 claims 1
- MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N kaempferol Natural products OC1=C(C(=O)c2cc(O)cc(O)c2O1)c3ccc(O)cc3 MWDZOUNAPSSOEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229960001285 quercetin Drugs 0.000 claims 1
- 235000005875 quercetin Nutrition 0.000 claims 1
- 235000013616 tea Nutrition 0.000 claims 1
- 239000003642 reactive oxygen metabolite Substances 0.000 abstract description 41
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 7
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 abstract description 2
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 55
- 206010052428 Wound Diseases 0.000 description 30
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 description 30
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 19
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 18
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 16
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 16
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 13
- 210000004027 cell Anatomy 0.000 description 12
- 239000003963 antioxidant agent Substances 0.000 description 10
- 235000006708 antioxidants Nutrition 0.000 description 10
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 9
- 230000003078 antioxidant effect Effects 0.000 description 8
- 241000700159 Rattus Species 0.000 description 7
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 7
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 description 5
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 5
- 238000009210 therapy by ultrasound Methods 0.000 description 5
- 206010061218 Inflammation Diseases 0.000 description 4
- 206010072170 Skin wound Diseases 0.000 description 4
- 230000004663 cell proliferation Effects 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 230000004054 inflammatory process Effects 0.000 description 4
- 239000002055 nanoplate Substances 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 3
- 241001465754 Metazoa Species 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 3
- 210000002950 fibroblast Anatomy 0.000 description 3
- 229920005615 natural polymer Polymers 0.000 description 3
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 3
- 230000008569 process Effects 0.000 description 3
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 3
- 108010087230 Sincalide Proteins 0.000 description 2
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 description 2
- 238000010609 cell counting kit-8 assay Methods 0.000 description 2
- 230000003833 cell viability Effects 0.000 description 2
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 2
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 2
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 2
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 2
- 230000035876 healing Effects 0.000 description 2
- 238000011534 incubation Methods 0.000 description 2
- 238000002386 leaching Methods 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002609 medium Substances 0.000 description 2
- 230000036542 oxidative stress Effects 0.000 description 2
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 2
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 2
- 102000004169 proteins and genes Human genes 0.000 description 2
- IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N sincalide Chemical compound C([C@@H](C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)NCC(=O)N[C@@H](CC=1C2=CC=CC=C2NC=1)C(=O)N[C@@H](CCSC)C(=O)N[C@@H](CC(O)=O)C(=O)N[C@@H](CC=1C=CC=CC=1)C(N)=O)NC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O)C1=CC=C(OS(O)(=O)=O)C=C1 IZTQOLKUZKXIRV-YRVFCXMDSA-N 0.000 description 2
- 239000012224 working solution Substances 0.000 description 2
- -1 2-hydroxyethoxy Chemical group 0.000 description 1
- 241000251468 Actinopterygii Species 0.000 description 1
- 241000894006 Bacteria Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 108010022355 Fibroins Proteins 0.000 description 1
- 206010053615 Thermal burn Diseases 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 206010058041 Wound sepsis Diseases 0.000 description 1
- CGONZCMQRUJJER-UHFFFAOYSA-N [hydroxy(phenoxy)phosphoryl] 2,4,6-trimethylbenzoate Chemical compound CC1=CC(C)=CC(C)=C1C(=O)OP(O)(=O)OC1=CC=CC=C1 CGONZCMQRUJJER-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000001464 adherent effect Effects 0.000 description 1
- 230000003444 anaesthetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 description 1
- 238000004113 cell culture Methods 0.000 description 1
- 239000006143 cell culture medium Substances 0.000 description 1
- 230000012292 cell migration Effects 0.000 description 1
- 238000001516 cell proliferation assay Methods 0.000 description 1
- 238000013043 cell viability test Methods 0.000 description 1
- 230000001684 chronic effect Effects 0.000 description 1
- 208000037976 chronic inflammation Diseases 0.000 description 1
- 208000037893 chronic inflammatory disorder Diseases 0.000 description 1
- 238000003501 co-culture Methods 0.000 description 1
- 238000012258 culturing Methods 0.000 description 1
- 231100000263 cytotoxicity test Toxicity 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000002939 deleterious effect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 206010012601 diabetes mellitus Diseases 0.000 description 1
- 239000003344 environmental pollutant Substances 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 239000007850 fluorescent dye Substances 0.000 description 1
- 239000013505 freshwater Substances 0.000 description 1
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 1
- 238000011081 inoculation Methods 0.000 description 1
- 230000009545 invasion Effects 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 230000002427 irreversible effect Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000144972 livestock Species 0.000 description 1
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 231100001083 no cytotoxicity Toxicity 0.000 description 1
- 210000000056 organ Anatomy 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 231100000614 poison Toxicity 0.000 description 1
- 231100000719 pollutant Toxicity 0.000 description 1
- 230000000379 polymerizing effect Effects 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000006479 redox reaction Methods 0.000 description 1
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000010186 staining Methods 0.000 description 1
- 230000004936 stimulating effect Effects 0.000 description 1
- 230000002195 synergetic effect Effects 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000000451 tissue damage Effects 0.000 description 1
- 231100000827 tissue damage Toxicity 0.000 description 1
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 1
- 239000003440 toxic substance Substances 0.000 description 1
- 231100000419 toxicity Toxicity 0.000 description 1
- 230000001988 toxicity Effects 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 1
Landscapes
- Pharmaceuticals Containing Other Organic And Inorganic Compounds (AREA)
Abstract
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用。该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的原材料包括Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物，其中，所述Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物的重量比为1：5‑15：1‑5，然后将Ti3C2Tx/聚多酚纳米片与海洋源高分子材料混合，并通过光交联方式快速形成具有稳定机械强度、适宜电活性、ROS清除能力、组织安全性的水凝胶。
Description
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用。
背景技术
皮肤能够保护身体组织和器官，隔离有害病毒、细菌等的入侵。然而皮肤容易因为多种物理或疾病因素而被损伤，例如划伤、烫伤等物理因素和糖尿病、皮肤传染病等疾病因素。为了防止皮肤伤口的恶化，使用伤口敷料是必要的，如最常见的绷带和创口贴。
为了提高生物相容性，构建敷料的材料需要含有天然高分子材料。其中海洋源高分子材料来源广泛、成本低廉，且不受陆地动物传染性疾病的影响。生产海洋源高分子材料不会占用淡水资源和农田资源，可直接从海洋植物、动物和微生物中提取。而且大多数该类材料均为可降解可再生材料。因此使用海洋源材料如多糖、蛋白质等制备伤口敷料具有更高的生物安全性和商业价值。
此外，传统的伤口敷料大多数不具备加速伤口愈合的能力，只能起到保护伤口的作用。由于传统敷料的上述弊端，研究人员开始研发能通过外界因素调节伤口愈合的新型敷料。电活性伤口敷料是目前新型敷料的研究热点之一，其设计原理源于对生物电信号的研究。有研究表明，在伤口中存在的生物电场可以加速细胞的迁移从而使得伤口更快愈合。在观测到这种生物电场现象后，研究者开始选用外源性电刺激来模拟或增强原有的电场。外源性电刺激通常使用电极通过敷料传递到伤口组织，因此还需要构建具有适宜电导率的电活性伤口敷料作为传导介质。
除了外界刺激，在伤口愈合过程中还需要考虑到有害因子的影响。如何清除过量的ROS是制备新型伤口敷料需要考虑的因素之一。ROS容易在伤口尤其是感染的慢性伤口中大量产生，从而导致伤口部位的不可逆氧化应激损伤和炎症反应。过量的ROS会导致炎症组织损伤更加严重甚至引起慢性炎症疾病，例如伤口脓毒症。为了清除ROS，使用天然抗氧化物是常用手段。但许多天然抗氧化剂不易提取且难以维持长期有效。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术中传统的伤口敷料大多数只能起到保护伤口而不能加速伤口愈合的能力，同时对于伤口中ROS的清除能力具有一定局限性的缺陷，从而提出了具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用。本发明首先利用Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物作为原料制备Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片能提高水凝胶的导电性能，同时可以作为一种人工抗氧化剂材料协助清除伤口部位过多的ROS，然后将Ti3C2Tx/聚多酚纳米片与海洋源高分子材料混合，并通过光交联方式快速形成具有稳定机械强度、适宜电活性、ROS清除能力、组织安全性的水凝胶。
水凝胶成分提供稳定的力学强度、适合伤口愈合的环境和作为纳米片的载体。水凝胶材料中包含海洋源高分子，来源广泛且生物安全性高。Ti3C2Tx作为一种新兴二维纳米片状材料，由于其独特的高导电性和光热转换性能而被广泛研究。最近该纳米材料被发现具有对各种ROS的广谱清除活性，原理可能来源于发生的氧化还原反应，目前在这个方向的研究还较少。而且Ti3C2Tx作为二维片状材料具备高比表面积和大量反应位点，生物相容性良好，因此本发明中也是选用Ti3C2Tx作为人工抗氧化剂的成分。但是另一方面Ti3C2Tx是一种极易被氧化的物质，如果将Ti3C2Tx纳米片直接负载在水凝胶上，会很容易失效，因此，发明人通过将多酚聚合在Ti3C2Tx纳米片上形成涂层，实现人工合成抗氧化剂Ti3C2Tx和天然抗氧化剂多酚的结合，同时多酚是天然的抗氧化剂，能够降低炎症反应，因此，能够进一步提升Ti3C2Tx纳米片对于ROS的清除效果，并且能够在一定程度上减缓Ti3C2Tx的氧化过程，使其稳定的与ROS发生反应而不会过快失效。
本发明第一方面提出了一种Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的原材料包括Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物，其中，所述Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物的重量比为1：5-15：1-5。
本发明第二方面提出了一种上述所述的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的制备方法，该方法包括：1)按前文所述的重量比称取Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物，分别溶于溶剂中形成Ti3C2Tx纳米片分散液、多酚类物质溶液和含Fe3+化合物溶液；2)将Ti3C2Tx纳米片分散液与多酚类物质溶液进行第一次混合，得到第一混合产物；3)将第一混合产物与含Fe3+化合物溶液进行第二次混合，得到第二混合产物，最后调节所述第二混合产物的pH值至6-9，离心，取沉淀物进行洗涤，得到Ti3C2Tx/聚多酚纳米片。
本发明第三方面提出了一种具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶，该水凝胶的原料组分包括：前文所述的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、预聚物、海洋源高分子材料和光引发剂；所述预聚物、Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、海洋源高分子材料和光引发剂的重量比为1：0.01-0.1：0.1-2：0.001-0.1。
本发明第四方面提出了一种上述所述的具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：
(1)制备预聚物溶液，将所述预聚物溶液与海洋源高分子材料混合均匀，得到混合产物；
(2)将步骤(1)中得到的混合产物、Ti3C2Tx/聚多酚纳米片和光引发剂混合均匀，得到水凝胶单体溶液，然后将所述水凝胶单体溶液在紫外光下固化，得到具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶。
本发明第五方面提出了一种前文所述的具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶在制备加速伤口愈合的药物中的应用。
在本发明所述的具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用中，至少具有以下有益效果：
(1)在本发明中，利用Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物作为原料制备Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的制备过程简单，且它能提高水凝胶的导电性能，同时其结合了人工合成抗氧化剂(Ti3C2Tx纳米片)和天然抗氧化剂(多酚)，实现两者的优势互补，只需加入少量该纳米片结构在伤口敷料中，就可协助清除伤口部位过多的ROS；
(2)在本发明中，通过在水凝胶中加入具有电活性的Ti3C2Tx材料，使水凝胶具备适宜的电导率，因此施加较低的外源性电场可以对细胞及伤口进行间歇性电刺激，加速了细胞增殖和伤口愈合过程；同时，本发明的水凝胶中负载了具有清除ROS能力的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片材料，能够快速清除伤口部位过多的ROS，缓解伤口部位的氧化应激以及避免炎症的发生；另外，该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片没有组织毒性，清除ROS后也不会产生有毒的物质；
(3)本发明的水凝胶材料具备良好的组织相容性，原材料来源丰富，制备过程条件参数温和易于控制，没有产生额外的污染物，能够实现绿色快速生产，且制得的水凝胶材料易于存放且具有稳定的机械性能；
(4)本发明在材料选择上采用海洋源高分子材料来制备水凝胶，在提取技术方面，海洋源的材料来源丰富，而且其中常见的多糖和蛋白质类材料在现有技术下能够实现大规模生产，具有极大的商业价值；在生物安全性方面，由于人畜传染病的间歇性爆发，从陆地动物中获取天然高分子材料来源不稳定，而海洋来源的高分子材料产量高、成本较低且可降解，被认为是目前大规模获取天然高分子材料最安全的方式。
附图说明
图1是本发明实施例1制备得到的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的SEM图；
图2是本发明实施例1制备的具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶的照片；
图3是实施例1-3和对比例1-2制备的水凝胶的电导率测试结果；
图4是实施例1-3和对比例1-2制备的水凝胶的细胞存活率测试结果；
图5是实施例1-3和对比例1-2制备的水凝胶分别在无电刺激和电刺激下的细胞增殖结果；
图6是实施例1-3和对比例1-2制备的水凝胶的ROS清除率测试结果；
图7是实施例1-3和对比例1-2制备的水凝胶在电刺激7天处理大鼠皮肤伤口的照片；
图8是实施例1-3和对比例1-2制备的水凝胶在电刺激7天处理大鼠皮肤伤口面积示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明Ti3C2Tx纳米片：购买厂家为山东烯研新材料科技有限公司；
PEGDA预聚物：购买厂家为上海麦克林生化科技股份有限公司，产品牌号为P816111；
GelMA预聚物(甲基丙烯酰化明胶)的合成步骤参考申请公布号为CN116392628A的发明专利申请；
CSMA预聚物(甲基丙烯酰化壳聚糖)的合成步骤参考期刊名为CarbohydratePolymers的《Tannic acid-reinforced methacrylated chitosan/methacrylated silkfibroin hydrogels with multifunctionality for accelerating wound healing》；
明胶来源于冷水鱼类的皮肤(英文全称是Gelatin from cold water fishskin)：购买厂家为Sigma-Aldrich，产品牌号为G7041；
壳聚糖：购买厂家为上海麦克林生化科技股份有限公司，产品牌号为C850348；
光引发剂I2959(2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮)：购买厂家为上海阿拉丁生化科技股份有限公司，产品牌号为H137984；
光引发剂LAP(苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐)：购买厂家为上海阿拉丁生化科技股份有限公司，产品牌号为L157759。
实施例1
Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的制备：
1)称取2mg的Ti3C2Tx纳米片均匀分散在1mL去离子水中，形成浓度为2mg/mL的Ti3C2Tx纳米片分散液，称取25mg的单宁酸溶解在1mL的去离子水中形成浓度为25mg/mL的单宁酸溶液，称取5mg的FeCl3·6H2O溶解在1mL的去离子水中形成浓度为5mg/mL的FeCl3·6H2O溶液；
2)向Ti3C2Tx纳米片分散液中加入单宁酸溶液，并搅拌15min形成混合溶液；
3)向混合溶液中加入FeCl3·6H2O溶液，并用PBS缓冲液调节溶液的pH值为6，将混合溶液离心5min，最后将离心得到的沉淀物用去离子水离心洗涤3次以去除过量的聚多酚，得到Ti3C2Tx/聚多酚纳米片。
具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶的制备：
(1)将1g PEGDA预聚物溶解在去离子水中，然后向其中加入0.1g明胶，加热搅拌溶液至固体完全溶解，得到混合产物；
(2)向步骤(1)的混合产物中分别加入0.01g实施例1制备的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、0.02g光引发剂I2959，将溶液超声至分散均匀，直到光引发剂I2959在溶液中的最终浓度为0.2％，然后将溶液倒入特定形状的模具中，用波长为365nm的紫外灯光照射后得到水凝胶。
实施例2
Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的制备：
1)称取5mg的Ti3C2Tx纳米片均匀分散在1mL去离子水中，形成浓度为5mg/mL的Ti3C2Tx纳米片分散液，称取50mg的茶多酚溶解在1mL的去离子水中形成浓度为50mg/mL的茶多酚溶液，称取15mg的FeCl3·6H2O溶解在1mL的去离子水中形成浓度为15mg/mL的FeCl3·6H2O溶液；
2)向Ti3C2Tx纳米片分散液中加入茶多酚溶液，并搅拌60min形成混合溶液；
3)向混合溶液中加入FeCl3·6H2O溶液，并用Tris缓冲液调节溶液的pH值为7.5，将混合溶液离心5min，最后将离心得到的沉淀物用去离子水离心洗涤3次以去除过量的聚多酚，得到Ti3C2Tx/聚多酚纳米片。
具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶的制备：
(1)将1g GelMA预聚物溶解在去离子水中，然后向其中加入1g壳聚糖，加热搅拌溶液至固体完全溶解，得到混合产物；
(2)向步骤(1)的混合产物中分别加入0.05g实施例2制备的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、0.05g光引发剂I2959，将溶液超声至分散均匀，直到光引发剂I2959在溶液中的最终浓度为0.5％，然后将溶液倒入特定形状的模具中，用波长为365nm的紫外灯光照射后得到水凝胶。
实施例3
Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的制备：
1)称取8mg的Ti3C2Tx纳米片均匀分散在1mL去离子水中，形成浓度为8mg/mL的Ti3C2Tx纳米片分散液，称取80mg的白藜芦醇溶解在1mL的乙醇中形成浓度为80mg/mL的白藜芦醇溶液，称取30mg的FeCl3·6H2O溶解在1mL的去离子水中形成浓度为30mg/mL的FeCl3·6H2O溶液；
2)向Ti3C2Tx纳米片分散液中加入白藜芦醇溶液，并搅拌120min形成混合溶液；
3)向混合溶液中加入FeCl3·6H2O溶液，并用NaOH溶液调节溶液的pH值为8.5，将混合溶液离心5min，最后将离心得到的沉淀物用去离子水离心洗涤3次以去除过量的聚多酚，得到Ti3C2Tx/聚多酚纳米片。
具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶的制备：
(1)将1g CSMA预聚物溶解在去离子水中，然后向其中加入2g明胶，加热搅拌溶液至固体完全溶解，得到混合产物；
(2)向步骤(1)的混合产物中分别加入0.1g实施例3制备的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、0.06g光引发剂LAP，将溶液超声至分散均匀，直到光引发剂LAP在溶液中的最终浓度为0.6％，然后将溶液倒入特定形状的模具中，用波长为365nm的紫外灯光照射后得到水凝胶。
对比例1
水凝胶的制备：
(1)将1g PEGDA预聚物溶解在去离子水中，然后向其中加入0.1g明胶，加热搅拌溶液至固体完全溶解，得到混合产物；
(2)向步骤(1)的混合产物中加入0.02g光引发剂I2959，将溶液超声至分散均匀，直到光引发剂I2959在溶液中的最终浓度为0.2％，然后将溶液倒入特定形状的模具中，用波长为365nm的紫外灯光照射后得到水凝胶。
对比例2
水凝胶的制备：
(1)将1g PEGDA预聚物溶解在去离子水中，然后向其中加入0.1g明胶，加热搅拌溶液至固体完全溶解，得到混合产物；
(2)向步骤(1)的混合产物中分别加入0.01g Ti3C2Tx纳米片、0.02g光引发剂I2959，将溶液超声至分散均匀，直到光引发剂I2959在溶液中的最终浓度为0.2％，然后将溶液倒入特定形状的模具中，用波长为365nm的紫外灯光照射后得到水凝胶。
1、形貌分析
用扫描电子显微镜拍摄实施例1制备的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的微观形貌
如图1所示，Ti3C2Tx/聚多酚纳米片为500-800nm的不规则片状结构。
2、电导率测量
使用四探针测试仪测量对比例1-2及实施例1-3制备的水凝胶的电导率数值。
具体操作如下，首先将对比例1-2及实施例1-3制得的水凝胶用模具切割成相同直径和厚度的圆片。将水凝胶材料平放在四探针测试仪的测量台上，调整探针与样品之间的距离，再将仪器电流调整至适宜数值。测量后得到水凝胶样品的电导率数值。每个样品测试5个平行结果。
结果如图3所示，由于Ti3C2Tx具有导电性，随着Ti3C2Tx/聚多酚纳米片含量的增加，水凝胶的电导率逐渐提高，实施例3的电导率显著高于对比例1-2及其他实施例组。
3、细胞毒性测试
首先将对比例1-2及实施例1-3制得的水凝胶灭菌，将其放置在无菌超净台中备用。将灭菌后的材料浸泡在细胞培养基中24h制备浸提液。在96孔板中以20000个/mL的密度接种成纤维细胞。接种细胞后将孔板放置在37℃培养箱中24h后取出，吸出原有的培养基并加入同样体积的材料浸提液。再次将96孔板放回培养箱中，24h后去除浸提液，加入提前配制好的CCK-8工作液。37℃条件下孵育1h后用酶标仪测试450nm波长下的吸光度。最后计算各个组别的细胞存活率。
结果如图4所示，对比例1、对比例2、实施例1、实施例2和实施例3的细胞存活率分别为87.1％、88.7％、93.2％、99.9％和102.4％，所有的实施例均无明显细胞毒性。表明该ROS清除电活性海洋源水凝胶具有优良的生物相容性。
4、电刺激细胞增殖测试
在24孔板中接种成纤维细胞，在37℃培养箱中培养至细胞完全贴壁。然后将相同尺寸的灭菌后的对比例1-2及实施例1-3制得的水凝胶放入24孔板中和细胞共同培养。分别设置无电刺激组别和电刺激组别。开始共培养后，每隔一段时间通过水凝胶材料对细胞进行电刺激1h。对细胞进行电刺激的装置为实验室自制的金属支架，支架在用于电刺激实验前先使用医用酒精对其进行灭菌，之后放置在超净工作台中待酒精完全挥发后用于后续实验。无电刺激组别仅将细胞和水凝胶共培养，不使用金属支架进行电刺激。在培养细胞3天后取出材料，用CCK-8工作液测量细胞活性，得到各个组别的吸光度数值。
结果如图5所示，实施例3在电刺激条件下具有最佳的细胞增殖效果，这可能归因于实施例3具有最高的电导率。而电导率最低的对比例1中电刺激没有对细胞增殖表现出明显的促进效果。
5、ROS清除率测试
首先将成纤维细胞接种在24孔板中，在37℃下培养24h。然后向细胞培养液中加入等量的含有ROS的溶液。并将灭菌后的水凝胶样品加入对应的孔中。将24孔板再次孵育24h后，使用DCFH-DA荧光探针对细胞进行染色。染色20min后，用PBS清洗3次。最后通过荧光显微镜检测细胞荧光来判断细胞中的ROS水平，并计算各个组别的ROS清除率。
结果如图6所示，对比例1、对比例2、实施例1、实施例2和实施例3的ROS清除率分别为0.3％、3.6％、5.8％、12.7％和25.6％。可以看出，随着水凝胶中Ti3C2Tx/聚多酚纳米片含量的增加，水凝胶对ROS的清除效果逐渐增强。这源自于Ti3C2Tx作为一种合成抗氧化剂的性能，另一方面天然多酚也能清除ROS自由基。
6、电刺激下的大鼠皮肤伤口愈合实验
用麻醉剂将大鼠麻醉后，将大鼠背部的毛去除干净并用医用酒精对背部皮肤进行消毒。之后在背部构建4个皮肤伤口模型。分别用灭菌后的水凝胶材料来处理不同伤口。在开始实验后，每隔一段固定时间对大鼠的伤口部位进行低电压的电刺激1h。
大鼠伤口电刺激7天后的结果如图7和图8所示，可以看出实施例1、实施例2和实施例3的伤口愈合效果都明显优于对比例1和对比例2。尤其是实施例3的伤口面积最小，伤口部位已经愈合了95.2％，接近于完全愈合。这表明在此ROS清除电活性海洋源水凝胶和间歇性电刺激的协同作用下伤口的愈合速度有了明显提升。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，其特征在于，该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的原材料包括Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物，其中，所述Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物的重量比为1：5-15：1-5。
2.根据权利要求1所述的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，其特征在于，所述Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物的重量比为1：8-12：2-4。
3.根据权利要求1所述的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，其特征在于，所述多酚类物质选自槲皮素、白藜芦醇、单宁酸、茶多酚和没食子酸中的一种或两种以上；
所述含Fe3+化合物选自氯化铁和/或硝酸铁。
4.根据权利要求1或2或3所述的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片，其特征在于，该Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的原材料包括Ti3C2Tx纳米片、白藜芦醇和氯化铁，所述Ti3C2Tx纳米片、白藜芦醇和氯化铁的重量比为1：10：3.75。
5.一种Ti3C2Tx/聚多酚纳米片的制备方法，其特征在于，该方法包括：
1)按权利要求1所述的重量比称取Ti3C2Tx纳米片、多酚类物质和含Fe3+化合物，分别溶于溶剂中形成Ti3C2Tx纳米片分散液、多酚类物质溶液和含Fe3+化合物溶液；
2)将Ti3C2Tx纳米片分散液与多酚类物质溶液进行第一次混合，得到第一混合产物；
3)将第一混合产物与含Fe3+化合物溶液进行第二次混合，得到第二混合产物，最后调节所述第二混合产物的pH值至6-9，离心，取沉淀物进行洗涤，得到Ti3C2Tx/聚多酚纳米片。
6.一种具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶，其特征在于，该水凝胶的原料组分包括：权利要求1所述的Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、预聚物、海洋源高分子材料和光引发剂；
所述预聚物、Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、海洋源高分子材料和光引发剂的重量比为1：0.01-0.1：0.1-2：0.001-0.1。
7.根据权利要求6所述的水凝胶，其特征在于，所述预聚物、Ti3C2Tx/聚多酚纳米片、海洋源高分子材料和光引发剂的重量比为1：0.08-0.1：1.5-2：0.05-0.08。
8.根据权利要求6或7所述的水凝胶，其特征在于，所述预聚物选自GelMA预聚物、DexMA预聚物、PEGDA预聚物、HAMA预聚物和CSMA预聚物中的一种或两种以上；
所述海洋源高分子材料选自甲壳素、壳聚糖、明胶和胶原蛋白中的一种或两种以上；
所述光引发剂为2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮和/或苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂盐。
9.一种权利要求6或7所述的具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)制备预聚物溶液，将所述预聚物溶液与海洋源高分子材料混合均匀，得到混合产物；
(2)将步骤(1)中得到的混合产物、Ti3C2Tx/聚多酚纳米片和光引发剂混合均匀，得到水凝胶单体溶液，然后将所述水凝胶单体溶液在紫外光下固化，得到具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶。
10.一种权利要求6或7所述的具有ROS清除能力的电活性海洋源水凝胶在制备加速伤口愈合的药物中的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410391039.4A CN118236540A (zh) | 2024-04-02 | 2024-04-02 | 具有ros清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202410391039.4A CN118236540A (zh) | 2024-04-02 | 2024-04-02 | 具有ros清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN118236540A true CN118236540A (zh) | 2024-06-25 |
Family
ID=91556769
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202410391039.4A Pending CN118236540A (zh) | 2024-04-02 | 2024-04-02 | 具有ros清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN118236540A (zh) |
-
2024
- 2024-04-02 CN CN202410391039.4A patent/CN118236540A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Han et al. | Zinc sulfide nanoparticles improve skin regeneration | |
| CN113174074B (zh) | 一种导电丝素蛋白膜及其制备方法和用途 | |
| CN111662464A (zh) | 一种壳聚糖/海藻酸钠双网络水凝胶的制备方法 | |
| CN112546289A (zh) | 一种复合生物水凝胶敷料及其制备方法 | |
| Rostami et al. | Evaluation of application of chitosan/nano selenium biodegradable film on full thickness excisional wound healing in rats | |
| CN113181421A (zh) | 一种具有抗菌和免疫调节功能的水凝胶伤口敷料及制备方法 | |
| CN112111535A (zh) | 一种抗氧化聚葡萄籽多酚纳米材料的制备方法及其应用 | |
| Rosiak et al. | Radiation formation of hydrogels for biomedical application | |
| Isfandiary et al. | Composite of chitosan-collagen-aloe vera for scaffolds application on skin tissue | |
| CN116270427A (zh) | 一种局部产氧递药的复合水凝胶、其制备方法及其用途 | |
| CN116036357A (zh) | 用于激光、光子术后修复的蛋白类液体敷料及其制备方法 | |
| CN111643724A (zh) | 一种载有噬菌体和酸性成纤维细胞生长因子的水凝胶伤口敷料的制备方法及其应用 | |
| CN112210075B (zh) | 一种抗氧化聚天然多酚纳米材料的制备方法及其应用 | |
| Sharifi et al. | Bioactive chitosan/poly (ethyleneoxide)/CuFe2O4 nanofibers for potential wound healing | |
| Ehsani et al. | Fabrication of wound dressing cotton nano-composite coated with Tragacanth/Polyvinyl alcohol: Characterization and in vitro studies | |
| CN118236540A (zh) | 具有ros清除能力的电活性海洋源水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN111374906A (zh) | 一种具有抗衰功效的组合物及其制备方法 | |
| CN114874479B (zh) | 一种海绵状大孔水凝胶的制备方法及在抗菌中的应用 | |
| CN113209019A (zh) | Nk细胞协同刺激聚合物胶束的制备方法及应用 | |
| CN111226912A (zh) | 一种细胞保存液及制备方法 | |
| CN117085170B (zh) | 一种促进糖尿病感染创面愈合的可注射抗菌水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN112426568B (zh) | 一种基于藕的组织工程支架及其制备方法与应用 | |
| Lu et al. | A synergistically antimicrobial and antioxidant hyaluronic acid hydrogel for infected wounds | |
| Yang et al. | Mussel-inspired near-infrared light-responsive gelatin-based hydrogels for enhancing MRSA-infected wound healing | |
| CN117883364A (zh) | 一种藤茶总黄酮水凝胶及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |