[发明专利]一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法，方法包括：在催化剂存在下，将羧化聚乙烯醇溶液调节pH值至3～4后和ε‑聚赖氨酸反应，得到氨基修饰的聚乙烯醇溶液；将壳聚糖溶液、醛化葡聚糖溶液和所述氨基修饰的聚乙烯醇溶液共混，得到可注射型复合抗菌水凝胶；氨基修饰的聚乙烯醇、壳聚糖和醛化葡聚糖的质量比为4～1:1:0.05～0.5。该方法采用具有抗菌功能的氨基修饰的聚乙烯醇，与壳聚糖共混后利用二者分子链上的氨基和醛化葡聚糖分子链上的醛基构建动态席夫碱键，使得水凝胶具有可逆交联性，且为本征抗菌型材料。还具有较高抑菌率。本发明实施例制备的水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的最高抑菌率均达到99.99％。

技术领域

本发明属于水凝胶技术领域，尤其涉及一种可注射型复合抗菌水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是由天然或合成高分子与一定量水组成的交联体，不仅具有优良的吸水性，还具有一定的弹性和优良的生物相容性，可用于组织工程、药物载体和细胞培养等领域(Y.Hao,J.L.He,X.Ma et al,A fully degradable and photo crosslinkedpolysaccharide-polyphosphate hydrogel for tissue engineering,CarbohydratePolymers 225(2019)115257)。水凝胶作为伤口敷料应具备一定的抗菌性能，因为细菌引起的伤口感染严重时可导致败血症，增加了截肢和死亡的风险(P.G.Bowler,Woundpathophysiology,infection and therapeutic options,Ann.Med,34(2002),419-427.)。壳聚糖是一种天然的高分子，具有良好的生物相容性、可降解性和抗菌性的特点，常用来构建水凝胶材料。另一种高分子聚乙烯醇也广泛用来构建水凝胶体系，它是水溶性高分子，具有优良的生物相容性，然而纯的聚乙烯醇没有抗菌效果，很多抗菌型聚乙烯醇基水凝胶材料是通过共混金属纳米粒子或者氧化物制备。例如，M-Khorasani等人(M.T-Khorasani,A.Joorabloo,A.Moghaddam,et al，Incorporation of ZnO nanoparticles intoheparinised polyvinyl alcohol/chitosan hydrogels for wound dressingapplication,International Journal of Biological Macromolecules,114(2018),1203-1215.)利用肝素化的聚乙烯醇和壳聚糖共混并掺杂氧化锌纳米粒子，通过冻融循环制备了水凝胶医用敷料，该水凝胶材料具有良好的生物相容性和机械力学性能，同时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到70％以上。Kou等人(S.Bhowmick,V.Koul,Assessment of PVA/silver nanocomposite hydrogel patch as antimicrobialdressing scaffold:Synthesis,Characterization and biogogical evaluation,Materials Science and Engineering C,59(2016)109-119.)通过冻融循环制备了一种基于银纳米粒子作为抗菌剂的聚乙烯醇基水凝胶材料，该材料对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和绿脓杆菌的作用效果可以持续96h以上，有望作为抗菌敷料应用。Yang等人(W.Yang,E.Fortunati,F.Bertoglio,et al，Polyvinyl alcohol/chitosan hydrogels withenhanced antioxidant and antibacterial properties induced by ligninnanoparticles,Carbohydrate Polymers,181(2018)275-284.)利用聚乙烯醇和壳聚糖共混，并掺杂木质素纳米粒子，通过冻融循环，制备的水凝胶材料可减少95％的大肠杆菌和85％的金黄色葡萄球菌，在药物传递、食品包装和伤口敷料等领域有潜在应用。Chaturvedi等人(A.Chaturvedi,A.K.Bajpal,J.Bajpai,et al,Evaluation of Poly(vinyl alcohol)based cryogel-zinc oxide nanocomposites for possible applications as wounddressing materials,Materials Science and Engineering C,65(2016)408-418.)利用冻融循环的方法，通过掺杂纳米氧化锌粒子制备复合聚乙烯醇水凝胶材料，抗菌测试显示材料对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌都具有良好的抗菌活性。