[发明专利]一种ε-聚赖氨酸水凝胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种ε-聚赖氨酸水凝胶及其制备方法和应用，属于医疗技术应用领域。

背景技术

水凝胶医用创伤辅料是近年来发展起来的一种新型的创伤辅料。与传统的辅料相比，水凝胶能促进伤口更好地愈合、减轻患者的疼痛，它能改善创面的微环境、抑制细菌的生长。水凝胶特别适用于常见的体表创伤，如擦伤、划伤、褥疮等各种皮肤损伤。对于这些伤口，传统上医生一般用无菌纱布及外用抗生素处理。但是纱布易于皮肤伤口组织黏连，换药时常常破坏新手的上皮和肉芽组织，引起出血，这不但不利于伤口的愈合，而且使病人疼痛难忍。用水凝胶辅料敷贴在伤口上时，它不但不粘连伤口、不破坏新生组织，而且能杀死各种细菌、避免伤口感染。水凝胶辅料是一种良好的创面辅料，它是含有一定水分的三维网状结构的高分子溶胀体，具有良好的吸水性和生物相容性，能与不平整的创面密切贴合而不会发生粘连，减少了细菌滋生的机会且易于更换，并且可以渗入各种药物成分和生长因子，可以促进伤口的愈合。水凝胶本身的热容量大，对伤口有温和的冷却作用，能减轻伤口的疼痛。因此，国内外学者对水凝胶辅料进行了广泛的研究并取得了一些成果。目前，水凝胶辅料占全球辅料和绷带市场的大部分。

目前应用于创伤辅料并已商业化生产的材料主要有纤维蛋白胶、氰基丙烯酸酯、壳聚糖等，但由于都分别有其缺陷而限制了在临床外科医学中的广泛应用，如纤维蛋白胶主要来源于动物血液组织，所以存在血液病毒感染的风险，氰基丙烯酸酯虽然止血效果良好但由于细胞毒性较大也不是伤口组织愈合的最佳选择材料，壳聚糖具有快速止血的功能，可以加工成各种医用辅料产品，但由于其力学性能差、脆性较大、水溶性差等缺点成为其应用于外科创伤辅料的主要阻碍因素。

ε-聚赖氨酸是一种形成水凝胶的天然高分子材料，由微生物发酵法制得。ε-聚赖氨酸的分子量在三千到五千道尔顿之间，与天然细胞外基质（ECM）中的蛋白成分和功能类似，聚赖氨酸区别于其他创伤辅料材料的显著优势在于以下几个方面：首先，分子链上拥有大量的氨基活性基团，其在水溶液或者酸性环境下结合氢离子带上正电荷形成阳离子聚合物，这种阳离子聚合物可以很好的结合在细胞表面从而达到创伤组织粘合的目的，其次，由于聚赖氨酸是天然高分子材料，具有良好的生物相容性，并且其降解产物赖氨酸为人体必需氨基酸，最后，聚赖氨酸为氨基酸聚合物，其水溶性良好，克服了众多组织愈合材料难溶于水的困难，但由于聚赖氨酸携带大量的活性氨基基团，其在水溶液或者酸性环境下结合氢离子带上正电荷会一定程度上破坏组织细胞结构，具有一定的细胞毒性，要使其安全的应用于伤口组织粘合，必须对其进行改性以降低细胞毒性。

PEG是一种水溶性和生物相容性良好的高分子，被广泛用于生物材料的表面改性、多肽和蛋白药物的修饰保护。PEG修饰对一些引发的细胞凋亡有明显的抑制作用，显著降低胞内ROS(活性氧簇）含量，并保护线粒体膜电位的稳定。PEG修饰主要通过减少胞内ROS(活性氧簇）的产生来降低聚赖氨酸的细胞毒性,高修饰度有明显的降低毒性的作用。PEG化聚赖氨酸可以显著降低聚赖氨酸的细胞毒性，降低毒性的能力随PEG的分子量和修饰度的增大而明显加强。

目前应用于创伤辅料的水凝胶医用材料主要分为化学合成和生物高分子材料两种，但水凝胶材料形成过程存在材料机械强度差、生物相容性不好、细胞毒性大等诸多缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种医用创伤辅料聚赖氨酸水凝胶。

本发明还要解决的技术问题是提供上述水凝胶的制备方法。

本发明最后要解决的技术问题是提供上述水凝胶的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：

一种ε-聚赖氨酸水凝胶，其具有如下结构单元：

其中，n取值为20～30中的任意自然数，m取值为50～70中的任意自然数。

上述ε-聚赖氨酸水凝胶的制备方法，它包括如下步骤：

(1)将聚乙二醇(PEG)溶解在二氯甲烷中，再加入4-二甲氨基吡啶(DMAP)和三乙胺(TEA)室温下反应20～150min，反应结束后在室温、惰性气体保护条件下将反应液滴加到对硝基苯基氯甲酸酯(PNC)的二氯甲烷溶液中，滴加完毕后在室温、惰性气体保护条件下反应12～72h，反应结束后，先将反应液旋蒸再滴加到冷乙醚中，过滤后取沉淀再真空冷冻干燥得到对硝基苯基氯甲酸酯-聚乙二醇-酪胺共聚物溶液共聚物(PNC-PEG-PNC)；