[发明专利]一种自修复抗菌壳聚糖水凝胶及其制备方法

说明书

一种自修复抗菌壳聚糖水凝胶及其制备方法，其特征在于该水凝胶是自修复抗菌水凝胶，所述自修复抗菌水凝胶的制备方法包括：(1)羧甲基壳聚糖与没食子酸反应，得到一种可溶性羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物，没食子酸与羧甲基壳聚糖上羧基的摩尔比为1∶1～10∶1；(2)将羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物的水溶液与FeCl₃溶液混合，混合溶液pH为5～10，得到自修复壳聚糖水凝胶，羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物水溶液与FeCl₃溶液的浓度比为5∶1～20∶1。本发明通过动态金属‑配体相互作用在较短的时间内合成了具有自修复性能的智能水凝胶。此外，水凝胶同时表现出优异的抗菌性能，随着羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物含量的增加，抗菌率增加。

技术领域

本发明属于生物医学领域，涉及一种自修复抗菌水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种能够保持大量水分和生物流体的高分子凝胶，是由亲水性高分子通过化学或物理交联作用而形成的具有三维网络结构的软材料。水凝胶具有优异的韧性、弹性和柔软性，有良好的生物相容性，被广泛应用于生物医药、形状记忆材料等领域。物理水凝胶是指通过氢键作用、金属配位作用、静电相互作用、主客体作用、疏水作用等物理作用交联形成的水凝胶。具有空轨道(d、f)的过渡金属离子，如Fe³⁺、Zn²⁺、Cu²⁺，可以与有孤对电子的基团，如-COOH、-NH₂、-OH，产生很强的配位作用。金属配位相互作用中的金属离子与配体的选择范围很广，在外界刺激下可以很快产生响应，并且具有一定的可调控性，被广泛用于合成自愈性材料。因此提出以羧甲基壳聚糖和金属离子为原料合成具有自修复性的抗菌水凝胶。

发明内容

本发明的目的是解决传统水凝胶机械强度低、使用寿命短的问题，提供一种自修复抗菌水凝胶及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种自修复抗菌壳聚糖水凝胶及其制备方法，其特征在于该水凝胶是自修复抗菌水凝胶，所述自修复抗菌水凝胶的制备方法包括：(1)以羧甲基壳聚糖与没食子酸为原料进行反应，得到一种可溶性羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物，反应物没食子酸与羧甲基壳聚糖上羧基的摩尔比为1∶1～10∶1；(2)将羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物的水溶液与FeCl₃溶液混合，调节混合溶液的pH至5～10，得到自修复壳聚糖水凝胶，羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物水溶液与FeCl₃溶液的浓度比为5∶1～20∶1。

一种上述自修复抗菌水凝胶的制备方法，该方法的具体步骤为：

将羧甲基壳聚糖粉末分散于100毫升去离子水中，室温条件下置于磁力搅拌器上搅拌至完全溶解得到羧甲基壳聚糖溶液。将没食子酸溶于20毫升乙醇中，加入等摩尔量的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐，室温条件下搅拌5-15分钟，再加入等摩尔量的N-羟基琥珀酰亚胺，在冰水浴中搅拌1小时，得到混合溶液。然后将上述混合溶液逐渐加入到羧甲基壳聚糖溶液中，冰水浴搅拌30分钟，在室温条件下继续搅拌24小时。将最终得到的反应液离心，乙醇溶液反复洗涤，倒入透析袋中用去离子水透析24～48小时，真空干燥箱中干燥至恒重即可得到水溶性的羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物(GA-CMCS)。将GA-CMCS溶于10毫升去离子水中，然后加入5毫升FeCl₃溶液，调节混合溶液的pH至6～10，在室温条件下得到具有自修复性能的水凝胶。

本发明的优点和有益效果

本发明通过简单混合制备羧甲基壳聚糖基水凝胶，反应条件温和，操作简单，产物性能优异。合成水凝胶中羧甲基壳聚糖没食子酸衍生物起到抗菌剂的作用，具有优异的抗菌能力，可以保护水凝胶免受自然环境中的微生物攻击，延长其寿命；铁离子与羧基和羟基之间的配位结合，使水凝胶保持了良好的自愈性。本发明所涉及的水凝胶具有优异的自愈合性合抗菌性等特性，扩大了水凝胶在生物医学领域的应用，扩充了智能水凝胶的种类。

附图说明