[发明专利]一种无机杂化自修复水凝胶的制备方法及使用方法

说明书

本发明涉及一种无机杂化自修复水凝胶的制备方法及使用方法，用机械剥离法制备单层结构的二氧化锰二维纳米片，表面修饰聚赖氨酸，与端酚醛基修饰的聚醚F127醛胶束通过席夫碱动态交联制备二氧化锰纳米片杂化自修复水凝胶。由于纳米片独特的二维纳米结构，使其不但在水凝胶中均匀分布，并显著提高水凝胶的成胶速度和机械性能。由于氢键作用和基于席夫碱的动态交联，使得该水凝胶具有良好的组织粘附性，同时，利用聚赖氨酸表面正电性质和二氧化锰纳米片锋利边缘的“纳米刀片”效应，具有持续广谱抗菌性能。本发明公开的制备方法，简便易行、生物相容性好，有望在临床中应用。

技术领域

本发明属于材料制备技术领域，涉及一种无机杂化自修复水凝胶的制备方法及使用方法，及其抗菌和皮肤损伤修复应用。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，是将机体组织与外界环境隔绝从而起到保护作用的屏障。 皮肤损伤是人体最常见的损伤之一，大面积或者全皮层的皮肤损伤会导致皮下组织断裂，皮肤自身无法修复愈合。临床主要干预手段是通过皮肤修复手术和植皮使创面愈 合，然而修复后皮肤附属器如毛囊、汗腺和皮脂腺等无法再生，严重影响患者的生活 质量。此外，修复过程中引发的细菌感染尤其是耐药菌感染，会进一步导致创面愈合 受阻。生物材料的兴起为皮肤损伤修复带来了新的希望，其中水凝胶材料由于具有高 的含水量、良好的生物相容性以及和细胞外基质相似的组织成分和微观结构被广泛的 应用在皮肤修复领域。然而，由于损伤处恶劣的微环境，当前常用水凝胶无法有效应 对过度表达的炎症反应、大量分泌的活性自由基以及血管破坏后缺氧等难题，且缺乏 长期有效的抑菌作用，因此其修复效果总是不尽如人意，成为制约其进一步走向临床 研究的重要阻碍。

解决上述难题最有效的手段是制备一种具有抗菌功能的响应性水凝胶通过对受损 部位微环境的调控，提高皮肤损伤修复效果。二氧化锰纳米片，作为一种新型纳米酶，可以高效分解过氧化氢产生氧气，缓解氧化应激和乏氧，减轻炎症反应，且生物相容 性好，从而受到广泛关注。此外，抗菌肽，一种阳离子聚合物，通过破坏细胞膜通透 性，导致细菌渗透裂解，具有广谱抗菌的效果。目前制备二氧化锰纳米复合水凝胶的 方法主要是将二氧化锰纳米材料通过物理共混的方式整合到现有水凝胶体系中，该方 法存在二氧化锰纳米材料在水凝胶中分散不均匀，复合后水凝胶组织亲和性差的问题。 因此，亟需开发一种可降解的新型二氧化锰纳米片杂化自修复水凝胶改善氧化应激、 乏氧和炎症微环境，同时兼具长期有效的光谱抗菌功能，以及像人的皮肤一样在断裂 后自我修复的功能，提高损伤修复效果，以满足未来的临床应用需求。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种无机杂化自修复水凝胶的制备方法及使用方法，设计合成一种多功能二氧化锰纳米片杂化自修复水凝胶，防止伤口感 染，加速皮肤损伤修复。具体而言，采用机械剥离法制备单层结构的二氧化锰二维纳 米片，表面修饰聚赖氨酸，与端酚醛基修饰的聚醚F127胶束通过席夫碱动态交联制备 二氧化锰纳米片杂化自修复水凝胶。所制备材料结构和性能稳定，生物降解性优良， 且方法过程简易、绿色无污染、易于商品化。将得到的无机杂化自修复水凝胶用于抗 菌和皮肤损伤修复，体外和体内实验均取得明显的治疗效果。

技术方案

一种无机杂化自修复水凝胶的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将四甲基氢氧化铵溶于过氧化氢水溶液中，搅拌后加入二价锰盐溶液中，得到的黑色沉淀；黑色沉淀离心分离，采用去离子水洗涤干燥后，超声机械剥离的方 法，得到单层结构的二氧化锰二维纳米片；将聚赖氨酸与二氧化锰纳米片混合，得到 聚赖氨酸修饰的二氧化锰复合纳米片；所述聚赖氨酸与二氧化锰纳米片的质量比为1 ︰1～10︰1；

步骤2：将酚醛基修饰到聚醚F127两端，在水中自组装得到F127醛胶束；将聚 赖氨酸修饰的二氧化锰复合纳米片与两端酚醛基修饰的聚醚F127醛在4℃下以质量 分数比为30～50︰1共混，并在37℃下成胶，得到杂化自修复水凝胶。

所述过氧化氢水溶液的浓度为3％。