CN113817326A - 一种多功能儿茶酚水凝胶敷料及其制备方法和应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种多功能儿茶酚水凝胶敷料及其制备方法和应用，所述水凝胶包括以下组分：光固化剂、亲水性胶体、多酚、铜盐、光引发剂。本发明一方面通过引入铜离子增强水凝胶的机械性能，另一方面充分利用了多酚和Cu2+的生物协同作用，展示出增强的抗菌、抗氧化和促血管再生等生物功能。水凝胶敷料的制备简单，还提供了湿态的创面愈合微环境，具有良好的生物相容性。这些优点极大地促进了慢性创面的愈合，减轻患者的病痛。
Description
技术领域
本发明属于医用水凝胶敷料技术领域，具体涉及一种多功能儿茶酚水凝胶敷料及其制备方法和应用。
背景技术
水凝胶是一种富含大量水分子的高分子网络体系，性质柔软，能保持一定的形状。相较于传统敷料，采用水凝胶作为伤口敷料，能够更好地保持创面湿润，吸收伤口渗出液，保持伤口与外界的气体交换，不易发生创面粘连，还可以负载药物或生物活性成分促进伤口的愈合。基于上述优点，水凝胶敷料在皮肤创面伤口愈合方面具有巨大的临床医用价值，特别是在慢性创面愈合的应用研究中。然而慢性创口复杂的形成机理，水凝胶敷料的机械强度小、功能单一极大地限制了它的应用。
慢性伤口是指正常阶段下，那些无法有序、及时愈合的伤口，通常主要包括血管性溃疡(静脉和动脉溃疡)、糖尿病溃疡和压疮，其共同特征是：活性氧化合物(ROS)、促炎细胞因子、蛋白酶和衰老细胞的水平过度、持续性感染、耐药微生物膜的形成和干细胞缺乏或功能失调。其中，伤口周围组织大量存在的ROS会导致氧化应激，从而极大促进了慢性炎症，阻碍了慢性伤口的愈合。慢性伤口的出现，通常还伴有感染和水分流失，严重影响了人们的生活质量，甚至会导致残疾或死亡。
具备生物功能的可用于慢性创口愈合的水凝胶敷料尚待进一步开发。
发明内容
本发明所要解决的第一个技术问题是：
提供一种多功能儿茶酚水凝胶。
本发明所要解决的第二个技术问题是：
提供一种制备上述多功能儿茶酚水凝胶的方法。
本发明所要解决的第三个技术问题是：
上述多功能儿茶酚水凝胶在水凝胶敷料中的应用。
为了解决上述第一个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种多功能儿茶酚水凝胶，包括以下重量份数的制备原料：
光固化剂12.87～25.17份、亲水性胶体0.85～0.42份、多酚0.42～2.15份、铜盐0.42～4.3份、光引发剂0.04～0.008份。
根据本发明的一种实施方式，上述亲水性胶体为K型卡拉胶、半乳甘露聚糖、果胶、藻酸盐和黄原胶中的至少一种。
上述铜盐中的金属离子和上述多酚能快速自组装成金属-多酚功能材料。
根据本发明的一种实施方式，上述多酚包括表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)。
根据本发明的一种实施方式，上述光固化剂包括甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白。
上述光固化剂带有光敏基团，可以光交联固化。
上述表没食子儿茶素没食子酸酯(EGCG)作为儿茶酚的主要组成成分，是一种从绿茶中提取出的生物活性多酚化合物，具有强抗氧化性和自由基清除作用。
上述EGCG还具有抗菌、抗氧化、消肿抗炎、抗血栓生成以及抗肿瘤作用等多种生物功能。
根据本发明的一种实施方式，上述铜盐包括氯化铜溶液、硝酸铜溶液、硫酸铜中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，上述光引发剂包括苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的至少一种。
根据本发明的一种实施方式，上述甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白中甲基丙烯酸酯官能团接枝率为20～40％。
之所以选择上述甲基丙烯酸酯官能团接枝率为20～40％，是因为如果该接枝率浓度太低，以上述方法制备的水凝胶敷料机械强度会不足，易发生破裂；而当浓度太高，会高于丝素蛋白的溶解度，还会使得上述预聚物粘度增大，导致丝素蛋白分子结构会发生折叠，自组装成胶体材料。
为了解决上述第二个技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种制备上述多功能儿茶酚水凝胶的方法，包括以下步骤：
S1混合甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白、光引发剂和去离子水，得到Sil-MA溶液；
S2依次在上述Sil-MA溶液中加入上述多酚和上述亲水性胶体，得到混合溶液，上述混合溶液经紫外光固化交联得水凝胶；
S3将上述水凝胶置于上述金属盐水溶液中，得到多功能儿茶酚水凝胶。
根据本发明的一种实施方式，上述S2中上述混合溶液在反应得水凝胶之前，还包括转移到高度为0.5～3.0mm的凹型玻璃平板上的步骤。
根据本发明的一种实施方式，上述S2中上述经反应得水凝胶的过程包括将上述转移到凹型玻璃平板上的混合溶液置于紫外固化箱中，以固化交联制备得到水凝胶。
根据本发明的一种实施方式，上述混合溶液在紫外固化箱的光照时间为5s～10min。
根据本发明的一种实施方式，上述S3中上述水凝胶置于上述金属盐水溶液中，包括将上述水凝胶浸泡于上述金属盐水溶液中，上述浸泡时间为15～120min。
根据本发明的一种实施方式，上述Sil-MA溶液中甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白的质量体积浓度为15～35％。
根据本发明的一种实施方式，上述多酚的质量体积浓度为0.5～3.0％。
本发明的再一个方面，还提供一种多功能儿茶酚水凝胶在水凝胶敷料中的应用。
上述技术方案中的一个技术方案至少具有如下优点或有益效果：
本发明采用结合紫外光交联方法和浸泡方法制备多功能儿茶酚水凝胶，工艺简单，成本低廉，通过调节组分浓度和交联时间等因素来调控水凝胶的机械性能和生物功能。
本发明通过水凝胶吸附生物活性铜离子，不仅增强了水凝胶的机械强度，同时还通过多酚与金属离子的鳌合作用，赋予水凝胶敷料更多的生物功能，上述生物功能包括药物缓释作用；调控细胞微环境；调控细胞的增殖、生长、分化等细胞行为；抗菌作用；当体液中含有谷胱甘肽(GSNO)时作为催化剂产生NO生理分子。
本发明充分利用EGCG和Cu2+的生物协同作用，水凝胶敷料展示出增强的抗菌、抗氧化和促血管再生等生物功能。这些优点极大地促进了慢性创面的愈合，减轻患者的病痛。
本发明水凝胶敷料使用范围可扩大至软组织挫伤、手术创伤、烫伤等难愈合伤口的护理和治疗，缩短伤口愈合时间，减轻病人的痛苦。
附图说明
构成本发明的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
图1为采用SEM观察到的上述水凝胶敷料的内部形貌结构图。图1(A)采用Cu2+处理前的水凝胶敷料SEM图；图1(B)采用Cu2+处理的水凝胶敷料SEM图。
图2为上述水凝胶敷料的压缩性能测试曲线图。
图3是为以大肠杆菌为模型，上述水凝胶敷料的抗菌测试图。图3(A)采用Cu2+处理前的水凝胶敷料；图3(B)采用Cu2+处理的水凝胶敷料。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。
下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，如果有描述到第一、第二、第三等只是用于区分技术特征为目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。
在本发明的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定词语在本发明中的具体含义。
实施例1
首先称取0.4g官能团接枝率为25％的Sil-MA于烧杯中，加入2ml去离子水中，室温搅拌溶解得到质量体积浓度为20％的Sil-MA溶液，并加入0.05％的光引发剂LAP。然后分别将0.04g的EGCG(质量体积浓度为2％)加入上述的Sil-MA溶液中，室温搅拌溶解。
接下来将0.02g的卡拉胶(质量体积浓度为1％)加入，搅拌溶解，混合均匀。将制备的混合溶液转移到高度为1.5mm的凹型玻璃平板上，然后置于紫外固化箱中，紫外光照射10分钟，固化交联制备得到水凝胶；小心取出水凝胶，将其浸泡在0.2M氯化铜水溶液中，浸泡30min，取出水凝胶，用去离子水小心洗去表面的残液，滤纸擦除表面水分，最后得到多功能儿茶酚水凝胶敷料。
实施例2
首先称取0.6g官能团接枝率为30％的Sil-MA于烧杯中，加入2ml去离子水中，室温搅拌溶解得到质量体积浓度为30％的Sil-MA溶液，并加入0.05％的光引发剂LAP。然后分别将0.02g的EGCG(质量体积浓度为1％)加入上述的Sil-MA溶液中，室温搅拌溶解。
接下来将0.02g的卡拉胶(质量体积浓度为1％)加入，搅拌溶解，混合均匀。将制备的混合溶液转移到高度为1.0mm的凹型玻璃平板上，然后置于紫外固化箱中，紫外光照射20分钟，固化交联制备得到水凝胶；小心取出水凝胶，将其浸泡在0.2M氯化铜水溶液中，浸泡60min，取出水凝胶，用去离子水小心洗去表面的残液，滤纸擦除表面水分，最后得到多功能儿茶酚水凝胶敷料。
实施例3
首先称取0.5g官能团接枝率为30％的Sil-MA于烧杯中，加入2ml去离子水中，室温搅拌溶解得到质量体积浓度为25％的Sil-MA溶液，并加入0.1％的光引发剂LAP。然后分别将0.04g的EGCG(质量体积浓度为2％)加入上述的Sil-MA溶液中，室温搅拌溶解。
接下来将0.02g的卡拉胶(质量体积浓度为1％)加入，搅拌溶解，混合均匀。将制备的混合溶液转移到高度为1.5mm的凹型玻璃平板上，然后置于紫外固化箱中，紫外光照射20分钟，固化交联制备得到水凝胶；小心取出水凝胶，将其浸泡在0.2M氯化铜水溶液中，浸泡90min，取出水凝胶，用去离子水小心洗去表面的残液，滤纸擦除表面水分，最后得到多功能儿茶酚水凝胶敷料。
以上所述实施例1-3制备的水凝胶均表现出良好的机械性能，可控的生物降解能力、良好的生物相容性，并具有抗菌、抗氧化和促血管再生等多种功能作用。
如图1所示，制备的水凝胶敷料在铜盐溶液处理前后的内部形貌结构呈现不规则的多孔结构，能够吸附伤口处的积液，有利于气体交换。
图2压缩测试结果表明随着铜盐溶液处理时间的增长，水凝胶的抗压缩性能随之增强，压缩模量和压缩形变量都显著增大。
图3是以大肠杆菌为模型，制备的水凝胶敷料的抗菌测试结果，从结果可以看到，当制备的水凝胶经铜盐溶液处理后，大肠杆菌数量明显减少，展现出更好地抗菌效果，说明了EGCG和铜离子的联用具有生物协同抗菌特性。
以上仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所做的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：包括以下重量份数的制备原料：
光固化剂12.87～25.17份、亲水性胶体0.85～0.42份、多酚0.42～2.15份、铜盐0.42～4.3份、光引发剂0.04～0.008份。
2.根据权利要求1所述的一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：所述亲水性胶体为K型卡拉胶、半乳甘露聚糖、果胶、藻酸盐和黄原胶中的至少一种。
3.根据权利要求1所述的一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：所述多酚包括表没食子儿茶素没食子酸酯。
4.根据权利要求1所述的一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：所述光固化剂包括甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白。
5.根据权利要求1所述的一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：所述铜盐包括氯化铜、硝酸铜、硫酸铜中的至少一种。
6.根据权利要求1所述的一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：所述光引发剂包括苯基-2,4,6-三甲基苯甲酰基次膦酸锂、2-羟基-2-甲基-1-[4-(2-羟基乙氧基)苯基]-1-丙酮中的至少一种。
7.根据权利要求4所述的一种多功能儿茶酚水凝胶，其特征在于：所述甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白中甲基丙烯酸酯官能团接枝率为20～40％。
8.一种制备如权利要求1至7任一所述多功能儿茶酚水凝胶的方法，其特征在于：包括以下步骤：
S1混合甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白、光引发剂和去离子水，得到Sil-MA溶液；
S2依次在所述Sil-MA溶液中加入所述多酚和所述亲水性胶体，得到混合溶液，所述混合溶液经紫外光固化交联得水凝胶；
S3将所述水凝胶置于所述金属盐水溶液中，得到多功能儿茶酚水凝胶。
9.根据权利要求8所述的多功能儿茶酚水凝胶的制备方法，其特征在于：所述Sil-MA溶液中甲基丙烯酸酯修饰的丝素蛋白的质量体积浓度为15～35％。
10.如权利要求1至7任一项所述的一种多功能儿茶酚水凝胶在水凝胶敷料中的应用。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211221 |
|
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