[发明专利]一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶，其是由含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸与聚乙烯醇在水溶液中反应而成，所述的含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸是由天冬氨酸经热聚合、开环、季铵化三步反应得到。所述的含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸包括重复单元A和重复单元B，其中，重复单元B的数量占重复单元总数量的30%~90%。本发明水凝胶可以实现自催化的自修复过程，避免了外加催化剂带来的副作用，其对不同的菌种有一定的抑制作用，可在生物医药领域推广应用。

技术领域

本发明涉及水凝胶制备技术领域，具体涉及一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，其具有高分子网络体系，性质柔软，能够保持一定的形状，可以吸收大量的水。水凝胶是在具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀。

抗菌自修复水凝胶是当受到外界损伤之后具有自愈合能力的水凝胶，并具有对外来细菌的抵抗性，可自我修复是生命体与非生命体最大的区别之一，在身体受到外界伤害时，生命体的伤口可以自我修复并恢复机体的相关功能，而伤口修复时，往往会由于伤口表面有大量的细菌导致伤口感染的问题。而且可以抗菌的自修复水凝胶，不仅修复过程接近生命体的自我修复，而且还在抗伤口感染方面有着重要的作用。因此，抗菌自修复水凝胶已经引起科学界的广泛关注。

目前报道的有关化学交联的自修复水凝胶有许多都是在适当的催化剂存在下实现的，如基于酸催化下的可逆亚胺基团的自修复，酸催化下的可逆肟自修复，酸或苯胺的催化下酰腙的自修复，以及非生物相容性有机凝胶及水凝胶的自修复等。这些催化剂虽然可以实现凝胶的自修复过程，但是高浓度的中强酸或苯胺等作为催化剂具有生物毒性，使可修复水凝胶的生物相容性大打折扣，且随着催化剂的流失水凝胶会逐渐失去自修复功能，无法真正应用到生命科学与工程材料领域中。因此，研究生物基相关的水凝胶具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的就是提供一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶，以解决现有合成水凝胶生物相容性差、不可降解的问题。

本发明的另一目的是提供一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶的制备方法和应用，以制备出可实现自修复，且对伤口感染达到抗菌效果的天冬氨酸基水凝胶。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶，其是由含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸与聚乙烯醇在水溶液中反应而成，所述的含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸包括重复单元A和重复单元B，其中，重复单元B的数量占重复单元总数量的30%~90%；含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸与聚乙烯醇的质量比为0.5~2∶1；

、，

其中，R为H或C_1~12的烷基。

所述含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸的结构式如式Ⅰ所示：

式Ⅰ，

其中，R为H或C_1~12的烷基，100≤（x+y）×n≤140，x∶y=1~21∶9。

进一步地，含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸与聚乙烯醇的总质量占水凝胶总质量的5%~50%。

一种天冬氨酸基自修复抗菌水凝胶的制备方法，所述的水凝胶是由含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸与聚乙烯醇在水溶液中反应而成；所述的含苯硼酸基团和抗菌基团的聚天冬氨酸是由天冬氨酸经热聚合、开环、季铵化三步反应得到，反应式如下所示：

，

其中，R为H或C_1~12的烷基，100≤（x+y）×n≤140，x∶y=1~21∶9。

所述的制备方法具体包括以下步骤：