[发明专利]可降解的电活性细菌纤维素/MXene复合水凝胶及制备与应用

说明书

本发明一种可降解的电活性细菌纤维素/MXene复合水凝胶及制备与应用，属于生物医药技术领域。制备方法为将细菌纤维素后溶解到预冷的含有尿素的碱溶液中，得到细菌纤维素溶液；将MXene纳米材料加入到细菌纤维素溶液中，再加入交联剂，得到混合溶液；将混合溶液倒入模具中，并置于4℃～8℃条件下静置，使细菌纤维素与MXene纳米材料发生交联，以及使细菌纤维素之间发生交联，得到可降解的电活性细菌纤维素/MXene复合水凝胶。本发明的复合水凝胶不仅具有良好的电活性、可降解性，还具有良好的机械性能与生物相容性；另外，其能通过与外源电刺激耦合共同作用促进细胞粘附、生长、铺展、增殖等，可应用于皮肤伤口敷料，对促进皮肤伤口愈合与组织再生具有良好的疗效。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种可降解的电活性细菌纤维素/MXene复合水凝胶及制备与应用。

背景技术

皮肤伤口愈合是一个精确而复杂的过程，包括炎症、肉芽组织形成、基质重塑以及再上皮化这四个阶段。伤口敷料可以加速伤口愈合，减少疤痕形成并进一步增强皮肤组织再生的屏障。为了促进伤口愈合，使得伤口敷料的使用成为一种必须。基于此，迄今为止，已开发出多种伤口敷料，如棉花、羊毛、天然或合成的绷带、纱布等，这些传统的干的伤口敷料虽然在伤口愈合的最初阶段具有很重要的作用，但它们比较干燥且不能为伤口提供潮湿的环境，并且容易粘连在伤口表面，因此在移除时会引起伤口的二次创伤。

为了解决上述这些问题，作为一种具有很高固有水含量的三维(3D)交联的亲水性聚合物网络，水凝胶敷料引起研究人员的极大关注。水凝胶因其具有很高的含水量和三维的空间网络结构，因此可以维持伤口表面湿润的环境，提供足够的气体交换和去除多余的组织渗出物，并冷却伤口表面，从而不仅解决了伤口表面脱水的问题，也能防止组织渗出物过多造成的伤口感染，并且为患者减轻疼痛。进一步地，水凝胶敷料不粘连伤口表面，从而可以很容易地去除而不会引起伤口的二次创伤，除此之外，它们也具有出色的生物相容性，因此，相比传统的干的敷料而言，水凝胶敷料呈现出显著的优势，在促进伤口的愈合方面具有巨大的应用前景。

另外，大量的研究表明，在伤口愈合过程中，伤口部位会产生自发的内源性直流电场(DC-EFs)，其中产生的生理电信号可以调节细胞行为(如细胞黏附、增殖、迁移和分化)，从而促进伤口愈合和组织再生。因此，受到自发的内源性电场作用的启发，人们通过模拟外源性电场或者电刺激进而来达到伤口愈合的作用。皮肤是电刺激性组织之一，电导率值为2.6mS/cm至1×10^-4mS/cm。据报道，外源电场或者电刺激能够通过促进皮肤的角质形成细胞，成纤维细胞和上皮细胞的增殖和迁移而诱导皮肤伤口重新上皮化，进而提高伤口闭合率和组织的再生程度。

基于以上两点，开发一种电活性水凝胶，通过其耦合电场刺激来达到更加快速地治疗皮肤损伤的效果将会成为一个发展的趋势。尽管目前人们也已经开发出了多种水凝胶敷料，但这种技术仍存在一定的缺陷，如制备的水凝胶的韧性、机械性能不够强，从而限制了其在伤口辅料方面的应用。另外，大多数敷料，包括水凝胶伤口敷料，不具有电活性，以致于在伤口愈合过程中无法响应生理电信号或伤口部位的外源电场刺激而加速伤口愈合；再者，多数水凝胶敷料很难降解，也会造成其使用后对环境的污染。

发明内容

本发明解决了现有技术中凝胶敷料不具有电活性，韧性和机械强度不够，以及难降解的技术问题。为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种可降解的电活性细菌纤维素/MXene复合水凝胶及制备与应用，制备方法为将细菌纤维素溶解后，将MXene纳米材料加入到细菌纤维素溶液中，再加入交联剂，得到混合溶液，将该混合溶液倒入模具中，并置于4℃～8℃条件下静置，使细菌纤维素与MXene纳米材料发生交联，以及使细菌纤维素之间发生交联，得到可降解的电活性细菌纤维素/MXene复合水凝胶。由本发明的制备方法得到的细菌纤维素/MXene复合水凝胶不仅具有生物降解性、良好的导电性、机械性能与吸水性能，而且具有优异的生物相容性。进一步地，该复合水凝胶能在与电刺激的共同作用下促进皮肤细胞的增殖活力，进而促进伤口的愈合，因此其在制备皮肤伤口敷料方面具有重要的应用价值。