[发明专利]一种具有低细胞毒性的自愈合抗菌水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有低细胞毒性的自愈合抗菌水凝胶及其制备方法；本发明通过向木聚糖水分散液中加入高碘酸钠氧化剂，25～70℃搅拌反应，得到产物交联剂DAX；壳聚糖溶液加入交联剂DAX溶液，即得到水凝胶。水凝胶中还可以加入AgNPs@UiO‑66‑NH₂。本发明以CS作为水凝胶基质，使用DAX作为交联剂，制备得到的自愈合抗菌水凝胶均匀分布的空洞结构，连续性好，结构稳定，易于保存，并且具有抗菌性能；加填AgNPs@UiO‑66‑NH₂，进一步提高了水凝胶的抗菌性能。

技术领域

本发明涉及生物医药技术领域，具体涉及一种具有低细胞毒性的自愈合抗菌水凝胶及其制备方法。

背景技术

皮肤是人体最大的器官，它可以抵抗病原微生物的入侵，维持内部稳态，并防止组织脱水。作为人体的第一道防线，一旦皮肤受伤，微生物很容易侵入人体，引起感染甚至并发症。另外，过量和不规则地使用抗生素加速了细菌的突变和功能的发展，而耐药菌的出现使传统的抗生素毫无用处。美国疾病控制中心预测，到2050年，由耐药菌引起的死亡人数将超过所有类型癌症的总数。因此，迫切需要寻找新的策略来开发不依赖抗生素的新型伤口敷料。银纳米粒子具有较小的粒径，较高的比表面积和强大的广谱抗菌能力。它们是抗生素的竞争性候选物，并广泛用于抗菌复合材料。杀菌剂(例如银纳米颗粒，铜纳米颗粒，氧化锌纳米颗粒)通常与水凝胶敷料结合使用。然而，银纳米粒子的尺寸控制，团聚，分散不均，泄漏，快速释放和易于进入细胞仍然是亟待解决的问题。

MOFs是一种由金属基节点和有机连接基组成的高度多孔的晶体材料。与其他多孔材料相比，MOFs还具有非常高的表面积。这些特性允许客体分子扩散到MOFs结构中，形成核-壳结构。最近，基于Zr的MOFs UiO-66-NH₂具有很高的热稳定性和化学稳定性，引起了研究人员的浓厚兴趣。UiO-66-NH₂的耐酸性(pH1)和耐热性(500℃)超过了大多数MOFs。另外，基于锆(Zr)簇的MOFs由于其低细胞毒性而成为一种极好的药物载体。由于内部孔的限制，可以得到极细的银纳米颗粒。研究表明影响银纳米颗粒抗菌活性的关键因素是其尺寸，较小的银纳米颗粒比较大的银纳米颗粒具有更高的抗菌活性。此外，将银纳米颗粒封装在UiO-66-NH₂中不仅解决了稳定性和分散性问题，而且节省了还原剂。

壳聚糖是仅次于纤维素的第二大最丰富的生物聚合物。壳聚糖含有大量氨基，还具有较高的反应活性，良好的生物相容性，生物降解性，粘度和一定的抗菌能力，它已被广泛用于伤口敷料中。

目前用于制备CS水凝胶的主要交联方法是物理交联和化学交联。通常，通过物理交联获得的水凝胶的结构稳定性差，但是一些潜在的有毒交联剂常用于化学交联中，例如甲醛，戊二醛，乙二醛和碳二亚胺。一些报道使用绿色二醛纤维素(DAC)作为交联剂。但是，由于残留的纤维素链较长，且氧化后的结晶度较高，因此二醛纤维素通常不溶于水，难以获得均匀透明的水凝胶(Preparing water-soluble 2,3-dialdehyde cellulose as a bio-origin cross-linker of chitosan)。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明的目的是提供一种具有低细胞毒性的自愈合抗菌水凝胶及其制备方法；通过使用UiO-66-NH₂为模板将银纳米颗粒还原到UiO-66-NH₂的内部孔和表面，并成功控制了银纳米颗粒的尺寸，然后木聚糖被氧化高碘酸钠制得二醛木聚糖(DAX)。以DAX为交联剂和Ag@UiO-66-NH₂的固定剂，使壳聚糖溶液交联并固定Ag@UiO-66-NH₂，得到一系列水凝胶。抗菌效果优异，细胞毒性低。