[发明专利]一种具有固有抗菌性能的聚磷腈基水凝胶的制备及应用

说明书

本发明提供一种具有固有抗菌性能的聚磷腈基水凝胶的制备及应用，通过溴乙酸乙酯对聚磷腈进行改性，得到了季铵盐接枝的聚合物PZBA，由季铵盐接枝的聚磷腈基聚合物(PZBA)和聚乙烯醇(PVA)交联后形成。本发的聚磷腈基水凝胶(PZBA‑PVA水凝胶)可下调促炎细胞因子具有抗炎作用并上调生长因子的表达水平促进组织再生。本发明制备的水凝胶具有良好的组织粘附性，生物相容性和抗菌性，对于感染伤口起到抗菌和促进伤口愈合的作用，可制备抗菌和促进伤口愈合药物。

技术领域

本发明属于生物材料应用领域，涉及一种具有固有抗菌性能的聚磷腈基水凝胶的制备及应用。

背景技术

伤口感染是由于伤口组织中微生物过载，使伤口愈合过程受到干扰，导致伤口修复时间延长，从而造成难以愈合的慢性伤口，甚至会造成机体死亡。在临床上抗生素广泛用于根除有害细菌，但随着耐药细菌种类的增加，抗生素耐药和过量使用问题成为人们对抗生素使用的主要担忧。作为一种替代方法，银、金纳米颗粒等金属基材料具有良好的杀菌效果。尽管这些金属纳米颗粒用量较低，但其对于细胞和组织的毒性不容小觑。银纳米颗粒对DNA、线粒体和红细胞具有破坏作用。金纳米颗粒通过诱导ROS的产生损害细胞活力，通过破坏细胞骨架影响细胞增殖和迁移。生物性天然抗菌聚合物由于无毒和良好的生物相容性，近年来得到了广泛的发展。壳聚糖及其衍生物是最著名的天然抗菌聚合物之一。而壳聚糖对pH值敏感，当pH值达到7.0时，其抑菌活性随之消失。因此，开发具有固有抗菌性能、无毒、副作用小的合成聚合物是另一个研究热点。通过合成含有抗菌成分的聚合物，包括多肽和两性离子，使聚合物具有固有的抗菌活性。季铵盐(QA)是一种常用的两性抗菌离子，已被广泛应用于合成聚合物中，对革兰氏阳性细菌和革兰氏阴性细菌均表现出良好的抗菌活性。带正电荷的QA与带负电荷的细菌膜之间的静电相互作用导致细菌膜破裂和细菌死亡。

聚磷腈是一种独特的合成聚合物，其结构可控，可引入官能团，具有优异的生物相容性和生物利用度，且降解产物无毒性，这些特征使其成为生物医学材料应用的良好候选者。为了将聚合物稳定应用于创面，粘性水凝胶由于其可拉伸和可粘附的特性、透气性和维持细胞生长的湿润环境的能力，已被广泛用作创面敷料的载体。相比传统的创面敷料如绷带需要二级敷料支撑，具有固有抗菌特性的黏附水凝胶更容易附着并贴合不规则创面，同时更有效地提供抗菌活性。

因此开发出一种具有固有抗菌性能的合成聚合物水凝胶对于加速感染伤口的愈合具有重要意义。

发明内容

为克服现有技术的不足，本发明提供一种具有固有抗菌性能的聚磷腈基水凝胶的制备方法，通过以下步骤实现：

(1)将六氯三磷腈(HCCP，4002.1mg)在250℃下热开环聚合，随后所得产物在甲苯中溶解，再将正己烷注入其中，所得沉淀真空干燥后得到聚二氯磷腈(PDCP)。

(2)将PDCP(1.8037g)溶解于四氢呋喃(THF，100mL)中，将N,N-二甲基乙二胺(DMAEA，4.1135g)溶解于THF(50mL)中并加入三乙胺(TEA，6.5ml)，40℃搅拌2h，随后加到PDCP溶液中，0℃搅拌30min。所得混合物升温至30℃反应48h，3000rpm离心30min，取沉淀溶解于去离子水中并进行透析(5天，截留量3500)，干燥后得到聚N,N-二甲基乙二胺磷腈(PDAP)。

(3)将PDAP(1.0031g)溶于无水甲醇(MeOH，200ml)中，再将3-溴甲基苯硼酸(BPBA，788.2mg)溶解于MeOH(20ml)中，将BPBA溶液加进PDAP溶液中，40℃搅拌48h，透析后(5天，截留量3500)冷冻干燥，得到聚[(N,N-二甲基乙二胺)-g-(N,N,N,N-二甲基胺乙基对甲基苯硼酸溴化铵)]磷腈(PPBA)。