[发明专利]一种兼具ROS清除及多重抗菌的聚赖氨酸导电水凝胶

说明书

本发明属于生物医用高分子材料和医疗器械领域，具体涉及一种兼具ROS清除及多重抗菌的聚赖氨酸导电水凝胶，包括L‑精氨酸改性的聚赖氨酸、醛基功能化改性的天然粘多糖(例如透明质酸钠、海藻酸钠、羧甲基纤维素钠，等等)、化学交联剂(包括聚乙二醇二丙烯酸酯)以及具有近红外光响应的纳米复合材料(例如碳纳米管)。其制备方法包括：将通过化学改性L‑精氨酸修饰改性的聚赖氨酸、高碘酸钠氧化的天然粘多糖在席夫碱和化学交联剂作用下形成具有多重交联网络的水凝胶，并赋予其优异的机械强度、多重抗菌机制、组织兼容性以及ROS清除能力与电传导等多方面的优势，实施条件温和可控、性能可调，可广泛用于创伤修复、心血管、可穿戴设备以及组织工程等生物医学领域。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料和医疗器械领域，具体涉及一种兼具ROS清除及多重抗菌的聚赖氨酸导电水凝胶。

背景技术

细菌感染作为严重影响人类生命健康安全的疾病之一，全球每年有超千万的患者正在遭受细菌的侵害。自1940年青霉素量产后，青霉素作为细菌性疾病的克星为临床相关疾病的治疗开辟了全新的途径，挽救了无数患者。然而，由于抗生素的过度使用或使用不当导致的抗生素滥用引发的细菌耐药性增加，严重影响抗生素的使用效率，导致医疗资源浪费所及临床高死亡率。因此，亟需开发全新的杀菌技术和抗菌材料消除或减缓耐药菌的出现。近年来，随着技术的发展，以抗菌材料为代表的新一代抗菌策略已经有望成为取代传统抗生素疗法的潜在手段。与单一方式相比通过结合多种杀菌手段的抗菌策略更有效、杀菌效率更高且不会或很少产生耐药菌。

在组织修复与再生过程中，其相对应的组织微环境过度表达的ROS严重影响受损组织的再生与重塑，引起组织生理环境紊乱，进而导致炎症性疾病的产生。因此，对受损组织部位过度表达的ROS进行及时有效地消除对于改善组织微环境的炎症水平促进组织部位的再生与修复具有十分重要的意义。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种兼具ROS清除及多重抗菌性能的聚赖氨酸导电水凝胶。旨在通过席夫碱和化学交联剂作用构建具有多重交联网络的水凝胶，并赋予其优异的机械强度、多重抗菌性、组织兼容性以ROS清除能力与电传导等方面的优势，实施条件温和可控、性能可调，可广泛用于创伤修复、心血管、可穿戴设备以及组织工程等生物医学领域。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

(1)向L-精氨酸盐酸盐溶液中依次加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和N-羟基丁二酰亚胺对L-精氨酸盐酸盐的羧基基团进行活化后加入聚赖氨酸进行反应，待反应结束后进行透析纯化后，冻干可得L-精氨酸改性的聚赖氨酸聚合物；

(2)在暗室中向含有邻二醇结构的粘多糖溶液中滴加高碘酸钠溶液并进行反应，待反应结束后加入乙二醇终止高碘酸钠对粘多糖结构的继续氧化后进行透析纯化，冻干可得醛基功能化改性的天然粘多糖；

(3)将所述的L-精氨酸改性的聚赖氨酸聚合物、醛基功能化改性的天然粘多糖、化学交联剂、近红外光响应的纳米复合材料以及光引发剂依次溶解混合后，使用紫外光照射固化，即得聚赖氨酸导电水凝胶。

优选的，步骤(1)所述聚赖氨酸溶液的浓度为1-30mg/mL，聚赖氨酸分子量为2000-5000Da；L-精氨酸盐酸盐的羧基与聚赖氨酸的氨基摩尔比为5∶1-1∶2；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与L-精氨酸盐酸盐的摩尔比为2∶1-1∶3；1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐与N-羟基丁二酰亚胺的摩尔比为3∶1-1∶1；反应温度为4-60℃，反应时间为12-72小时；透析温度为25-60℃，透析袋截留量大小为500-3000Da，透析时间为12-96小时。

优选的，步骤(2)所述高碘酸钠溶液的浓度为10-200mg/mL，高碘酸钠溶液的滴加时间为10-60分钟，滴加高碘酸钠溶液后的反应时间为1-3小时，滴加乙二醇后的反应时间为0.5-3小时，反应温度为25-60℃，透析温度为25-60℃，透析袋截留量大小为1000-12000Da，透析时间为12-96小时。