[发明专利]一种海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种海藻酸‑壳寡糖‑氧化锌复合水凝胶及其制备方法和应用。本发明以海藻酸为原料，通过氧化剂制备氧化海藻酸，然后将海藻酸氧化后的醛基与壳寡糖的氨基通过席夫碱进行交联，同时负载氧化锌纳米粒子，制备了海藻酸‑壳寡糖‑氧化锌复合水凝胶。通过实验研究验证，本发明的复合水凝胶具有多孔的三维结构，很好的机械性能，并实现了Zn²⁺的缓慢释放。所述海藻酸‑壳寡糖‑氧化锌复合水凝胶不仅具有亲水性、保水性和生物相容性，还具有广谱抗菌作用，能够有效促进伤口愈合。因此，所述复合水凝胶在促进伤口愈合、抗菌感染和保水方面显示出明显的优势，在组织工程应用方面具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医药技术领域，具体涉及一种海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，在保护内脏免受外力、紫外线、微生物等外界因素的伤害方面发挥着重要作用。损伤或手术导致的皮肤完整性丧失很容易引发微生物感染，控制伤口感染和促进伤口愈合是重要的临床问题。根据湿润伤口愈合理论，保持伤口湿润、透气和抗菌的微环境能促进表皮细胞增殖和迁移，有利于创面愈合和抑制瘢痕形成。水凝胶是由亲水性聚合链交联形成的三维网络，有类似于组织细胞外基质的特性，并可提供湿润环境有利于细胞迁移和吸收渗出物，被广泛地应用于生物医用材料和组织工程等领域。

海藻酸是一种来源于褐藻的海洋天然生物多糖，因其良好的生物相容性、保水性、可降解性和低免疫原性而成为创面敷料的首选材料。然而，目前已有的海藻酸盐水凝胶存在机械性能较差和抗菌性能不足等缺陷，从而限制了其应用。壳寡糖是由壳聚糖降解得到的低分子聚合物，具有包括抗炎、免疫刺激活性等多种生物活性，但由于其分子量较低，很难形成水凝胶。近年来，无机纳米复合抗菌水凝胶引起了广泛的关注。然而，银基或金基材料在人体内积累造成的毒性仍然是一个巨大的挑战。国内曾经报道过由氧化海藻酸与羧甲基壳聚糖形成的复合水凝胶，但是其抗菌性能较差，在应用在伤口愈合领域时存在感染风险，且负载纳米银的凝胶，避免银等重金属在体内蓄积引起的毒性仍是一项挑战。

发明内容

针对现有水凝胶敷料存在的抗菌活性低、机械性能和生物相容性较差、促伤口愈合作用有待提高等不足，本发明公开了一种海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶，能够同时发挥海藻酸的亲水和保水性以及壳寡糖和纳米氧化锌的抗菌作用，并具有很好的机械性能，在促伤口愈合敷料和其它生物医用材料方面具有广阔的市场应用前景。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶，所述海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶包括如下质量百分比的组分：氧化海藻酸5%~20%，壳寡糖10%~25%，氧化锌纳米粒子0%~0.15%，余量为溶剂。

进一步的，所述海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶是以海藻酸、壳寡糖和氧化锌纳米粒子为原料，通过自发希夫碱反应将海藻酸氧化后的醛基与壳寡糖的氨基交联形成水凝胶，同时负载氧化锌纳米粒子而形成的复合水凝胶。

进一步的，所述海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶具有很好的机械性能、透气性以及生物相容性。

进一步的，所述海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶中的锌离子具有持续释放能力，能够被缓慢释放。

本发明还提供了所述的海藻酸-壳寡糖-氧化锌复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将海藻酸按质量体积百分比5%~20%分散到乙醇中，然后将2.7 g~21.6 g氧化剂溶于水溶液并缓慢滴入乙醇分散体系中，在黑暗中机械搅拌2 h~48 h，反应结束后，加入乙二醇继续搅拌0.5 h~3 h终止反应，经醇沉、透析后冷冻干燥，得到氧化海藻酸；

（2）将0.1 mol/L沉淀剂溶液(溶剂为甲醇)滴入0.1 mol/L锌盐溶液(溶剂为甲醇)，连续搅拌4 h~6 h，副产物通过离心和洗涤除去，沉淀在300℃以上煅烧，得到氧化锌纳米粒子；