本发明属于医用材料及其制备领域，特别涉及一种温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料及其制备方法。
背景技术：
伤口的愈合是一个动态的过程，而敷料的性能可以改变愈合的进展。敷料的发展经历了传统型的亚麻布、羊油脂，被动型的纱布、棉花、纱布垫，逐渐研究发明了新型的密闭性、半封闭性敷料。随着人们生活节奏的加快以及工作压力的加大，时间对大部分人越来越重要，传统型和被动型的敷料因存在无法促进伤口愈合、伤口愈合时间长，并且使用时易粘连伤口造成二次损伤、止血性不强，易感染，敷料使用量大等诸多缺点，因此新型封闭性、半封闭性敷料越来越受到人们的青睐。
常用的新型封闭性、半封闭性敷料主要有水凝胶类敷料、薄膜类敷料、泡沫型敷料、水胶体敷料和藻酸盐类敷料。虽然不同的新型敷料研究的都比较多，但或多或少有些局限性。薄膜类敷料透明便于观察伤口，但该类敷料吸水性能欠佳；泡沫类敷料富有弹性、可塑性强、轻便，但敷料不透明，难以观察创面情况；水胶体类敷料不适用于渗出液多的创面。而水凝胶敷料作为新型敷料的一种，它透明的外观便于观察伤口的愈合过程，并且能不断吸收创面渗出液，保持创面湿润、清创和加快伤口愈合，近年来得到了飞速的发展。
虽然新型封闭性、半封闭性敷料有助于细胞生长，促进伤口的愈合，但同时也有利于有害微生物的滋长，因此新型敷料的抗有害微生物感染特性就显得尤为重要。有许多研究报道了通过浸渍、涂层等方法赋予敷料抗菌或抑菌功能，从而来改善敷料的抗有害微生物性能，但是效果均不佳。
技术实现要素：
本发明所要解决的技术问题是提供一种温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料及其制备方法，该敷料既具有温敏性，又能够抗细菌、抗蛋白吸附，同时具有长效抗菌功能。
本发明的一种温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料，在水凝胶的表面及水凝胶的内部分布着抗菌药物；其中，水凝胶为改性精氨酸单体与N-异丙基丙烯酰胺单体共混得到。
所述水凝胶表面分布的抗菌药物为聚六亚甲基胍盐酸盐；水凝胶内部分布的抗菌药物为洗必泰或左氧氟沙星。
所述载药方法分别为化学接枝和预载药法。
本发明的一种温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料的制备方法，包括：
(1)将L-精氨酸和碳酸氢钠溶于蒸馏水中，于0℃条件下滴加甲基丙烯酸酐，搅拌，调节溶液的pH为7.4，过滤，清洗，得到改性精氨酸单体；
(2)两种抗菌药物A和B通过化学接枝和预载药的方法与N-异丙基丙烯酰胺单体以及步骤(1)中的改性精氨酸单体结合，得到温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶；
(3)将步骤(2)中的温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶与基体结合，得到温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料。
所述步骤(1)中L-精氨酸和甲基丙烯酸酐的摩尔比为1～1.2。
所述步骤(1)中pH调节方式为：通过氢氧化钠溶液；以使改性精氨酸单体上具有正负两性离子。
所述步骤(2)中抗菌药物通过化学接枝和预载药的方法与N-异丙基丙烯酰胺单体以及改性精氨酸单体结合的方法为：
将改性精氨酸单体与N-异丙基丙烯酰胺单体溶于蒸馏水中，加入微量抗菌药物A；然后加入交联剂、引发剂和催化剂，反应得到具有温敏性即药物缓释功能的水凝胶；
然后将水凝胶在活化剂的作用下与抗菌药物B进行共聚接枝，反应得到温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶。
所述步骤(2)中抗菌药物通过化学接枝和预载药的方法与N-异丙基丙烯酰胺单体以及改性精氨酸单体结合的方法为：
将改性精氨酸单体在活化剂的作用下溶于抗菌药物B的溶液中，反应后干燥，得到具有持久抗菌功能的水凝胶单体；
将持久抗菌功能的水凝胶单体与N-异丙基丙烯酰胺单体混合，加入微量抗菌药物A；然后加入交联剂、引发剂和催化剂，反应得到温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶。
所述改性精氨酸单体与N-异丙基丙烯酰胺单体的质量为1:2～2:1。
所述抗菌药物A为洗必泰或左氧氟沙星；抗菌药物B为聚六亚甲基胍盐酸盐PHMG。
所述聚六亚甲基胍盐酸盐的制备方法为：将盐酸胍和己二胺通过电动搅拌装置进行反应，在100℃下反应1h，反应产生的氨气通过导入HCl溶液进行中和，待氨气导出速度较慢时，升温至180℃，反应6h，然后冷却，搅拌均匀出料、在100℃下真空干燥后可得到广谱抗菌药物B，即聚六亚甲基胍盐酸盐。
所述步骤(3)中基体为聚氨酯。
所述的PHMG在180℃条件下反应制备时，反应时间不同，反应生成的聚合物的相对分子质量不同。
本发明的温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料，包括聚氨酯基体和设置其上的水凝胶层，水凝胶经过交联剂作用与聚氨酯基体紧密结合在一起。本发明所使用的原料具有良好的生物相容性，通过两种不同单体比例合成的水凝胶层具有较大的吸收伤口渗出液的能力，并且制备形成的该水凝胶敷料，既具有温敏性，又能够抗细菌、抗蛋白吸附，同时具有长效抗菌功能。适用于烧伤、烫伤和外伤性创伤的创面保护和治疗。
本发明的温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料的制备方法：以两种不同方式将两种广谱抗菌药物载入温敏型抗菌抗蛋白吸附水凝胶中，随后，将水凝胶与基体紧密结合在一起，从而制备形成具有温敏性、抗细菌抗蛋白吸附的长效抗菌水凝胶敷料。
本发明的广谱抗菌药物聚六亚甲基胍盐酸盐PHMG的制备方法：将盐酸胍和己二胺按摩尔比1:1加入到电动搅拌器中，在100℃下反应1h(反应产生的氨气导入到HCl溶液中中和)，待氨气导出速度较缓时，升温至180℃，继续进行反应，反应时间不同，产物相对分子质量不同。最后停止升温，搅拌均匀出料，干燥并密封保存。
本发明的长效抗菌水凝胶敷料采用化学接枝和预载药的方法将药物接枝共聚在水凝胶的表面以及水凝胶的内部。接枝的药物可通过化学键的稳定作用将药物固定在水凝胶上，具有长效抗菌作用，而载入水凝胶内部的药物则具有缓释效果，从而减少敷料的更换频率。
本发明所采用的抗菌药物，具有广谱杀菌和抗菌的功能。由于抗菌药物均匀地接枝和分布在水凝胶中，因此具有长效稳定的抗菌功能。将制备的抗菌水凝胶敷料采用抗菌标准GB/T20944.1-2007琼脂平皿扩散法对革兰氏阳性金黄色葡萄球菌(S.aureus)和革兰氏阴性大肠杆菌(E.coli)进行抗菌对比测试，经抗菌处理的水凝胶敷料具有持久杀菌和抗菌能力。
本发明所采用的水凝胶敷料具有智能抗菌功能，通过感知温度的变化而智能缓释抗菌药物。当人体受到创伤体内温度升高时，水凝胶收缩(但仍具有较大的吸收伤口渗出液的能力)，从而加快水凝胶内部药物的释放以起到杀菌治愈伤口的作用；当人体温度降低时，水凝胶溶胀，减少药物的释放，这样可以增加抗菌药物的使用效率。
本发明所采用的水凝胶敷料具有抗菌、抗蛋白吸附等功能。通过改性精氨酸使其表面带有正负两性离子，可以减少细菌的吸附以及更换敷料时因敷料与伤口粘连而造成的二次损伤，加快伤口的愈合。
本发明所采用的水凝胶单体原料为精氨酸，具有生物相容性好、易被生物酶降解的功能，通过控制水凝胶交联密度的大小及精氨酸/N-异丙基丙烯酰胺的比例可以控制水凝胶降解的速率；水凝胶敷料的基体也选用生物相容性比较好的聚氨酯，透明、亲水、透气且对人体无害。
本发明在考察对比大量医用抗菌剂的基础上，选择将聚六亚甲基胍盐酸盐接枝到水凝胶上，将洗必泰或左氧氟沙星载入水凝胶中。聚六亚甲基胍盐酸盐具有较强的杀菌能力，对细菌、病毒等有较长的作用时效。聚六亚甲基胍盐酸盐表面的氨基易与羧基发生酰胺反应从而接枝到水凝胶表面，使水凝胶敷料具有长效抗菌功效；洗必泰是一种广谱抗菌剂，杀菌范围广，性能稳定，可用于皮肤，黏膜消毒，已被广泛用作杀菌剂并用作典型的防腐剂长达30多年，主要通过吸附于细菌表面破坏细菌细胞膜致使其死亡以及抑制细菌、病毒的分裂，使细胞、病毒丧失生殖功能；左氧氟沙星是喹诺酮类药物中的一种，具有广谱抗菌作用，抗菌作用强，对多数肠杆菌科细菌，如大肠杆菌等革兰阴性菌有较强的抗菌活性，对金黄色葡萄球菌也具有较好的抗菌性能，主要是通过抑制DNA的复制导致细菌死亡。
本发明通过使用智能水凝胶作为敷料则可以通过其对外界环境的微小变化或刺激来提升药物的有效释放。
有益效果
(1)本发明的药物通过化学键的稳定作用将药物固定在水凝胶上，具有长效抗菌作用，而载入水凝胶内部的药物则具有缓释效果，从而减少敷料的更换频率；
(2)本发明的水凝胶敷料具有智能抗菌功能，通过感知温度的变化而智能缓释抗菌药物，从而增加抗菌药物的使用效率；
(3)本发明的水凝胶敷料具有抗菌、抗蛋白吸附等功能；通过改性精氨酸使其表面带有正负两性离子，可以减少细菌的吸附以及更换敷料时因敷料与伤口粘连而造成的二次损伤，加快伤口的愈合；
(4)本发明所采用的水凝胶单体原料为精氨酸，具有生物相容性好、易被生物酶降解的功能，通过控制水凝胶交联密度的大小及精氨酸/N-异丙基丙烯酰胺的比例可以控制水凝胶降解的速率；水凝胶敷料的基体也选用生物相容性比较好的聚氨酯，透明、亲水、透气且对人体无害。
附图说明
图1为实施例1中的温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶的合成原理图；
图2为本发明的温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶抗菌机理图；
图3为本发明中温敏性精氨酸基长效抗菌水凝胶敷料的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
实施例1
a)改性精氨酸水凝胶单体的制备：
改性精氨酸单体的制备：将0.1mol的L-精氨酸、0.2mol的碳酸氢钠以及100ml蒸馏水置于圆底烧瓶中，冷却至0℃，并往烧瓶中逐滴滴加0.12mol的甲基丙烯酸酐，搅拌1.5h后，以氢氧化钠稀溶液调节溶液pH＝7.4。随后过滤并用CH2Cl2洗三遍除去杂质以及未反应的原料，最后在-50℃及真空下冻干得到白色粉末固体，即为改性精氨酸单体(M-Arg)。
b)广谱抗菌药物聚六亚甲基胍盐酸盐的制备：
将盐酸胍和己二胺按摩尔比1:1加入到电动搅拌器中，在100℃下反应1h(反应产生的氨气导入到HCl溶液中中和)，待氨气导出速度较缓时，升温至180℃，继续进行反应6h，最后停止升温，搅拌均匀出料，在100℃下真空干燥并密封保存。
c)具有温敏性且持久抗菌功能水凝胶的制备：
首先制备改性精氨酸单体，之后与N-异丙基丙烯酰胺单体及广谱抗菌药物经共混合成具有温敏性且持久抗菌功能的水凝胶：取改性精氨酸单体与N-异丙基丙烯酰胺单体共0.1g(质量比为：1:2)及2mg洗必泰溶于2mL去离子水中，以BIS为交联剂，APS为引发剂的条件下，再加入0.06g催化剂TEMED，在室温下反应20～30min即形成具有温敏性及药物缓释功能的水凝胶1；将制备的水凝胶1放置在聚六亚甲基胍盐酸盐溶液中(1.917gEDC，1.1509gNHS，5g聚六亚甲基胍盐酸盐，1mL三乙胺，20mL蒸馏水)，在活化剂EDC和NHS的作用下，水凝胶1上的羧基与聚六亚甲基胍盐酸盐上的氨基发生酰胺发生反应，从而使具有广谱抗菌作用的聚六亚甲基胍盐酸盐接枝固定在水凝胶1上，即形成具有温敏性且持久抗菌功能的水凝胶2。按此比例得到的水凝胶最低临界温度为37℃，溶胀率高达2500％，经过抗菌实验证明，在抗菌实验进行到第10天后，该水凝胶仍具有良好的抗大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的能力。
d)具有温敏性且持久抗菌水凝胶敷料的制备：
按照b所述制作形成一块4cm*4cm的平板水凝胶，将平板水凝胶通过明胶的粘结作用置于聚氨酯透明薄膜上，将平板水凝胶与聚氨酯薄膜紧密结合从而制备形成具有温敏性且持久抗菌水凝胶敷料。
实施例2
a)具有持久抗菌功能的水凝胶单体的制备：
改性精氨酸单体的制备：将0.1mol的L-精氨酸、0.2mol的碳酸氢钠以及100ml蒸馏水置于圆底烧瓶中，冷却至0℃，并往烧瓶中逐滴滴加0.12mol的甲基丙烯酸酐，搅拌1.5h后，以氢氧化钠稀溶液调节溶液pH＝7.4。随后过滤并用CH2Cl2洗三遍除去杂质以及未反应的原料，最后在-50℃及真空下冻干得到白色粉末固体，即为改性精氨酸单体。
将盐酸胍和己二胺按摩尔比1:1加入到电动搅拌器中，在100℃下反应1h(反应产生的氨气导入到HCl溶液中中和)，待氨气导出速度较缓时，升温至180℃，继续进行反应6h，最后停止升温，搅拌均匀出料，在100℃下真空干燥并密封保存，即得到广谱抗菌药物聚六亚甲基胍盐酸盐。
将0.1g改性精氨酸单体溶解于具有广谱抗菌作用的聚六亚甲基胍盐酸盐的溶液(1.917gEDC，1.1509gNHS，5g聚六亚甲基胍盐酸盐，1mL三乙胺，20mL蒸馏水)中，使改性精氨酸单体上的羧基与聚六亚甲基胍盐酸盐的氨基发生酰胺发应，然后冻干干燥，从而形成具有持久抗菌功能的水凝胶单体。
b)具有温敏性且持久抗菌功能水凝胶的制备：
将制备的具有持久抗菌功能的水凝胶单体与N-异丙基丙烯酰胺单体及广谱抗菌药物合成具有温敏性且持久抗菌功能的水凝胶：取具有持久抗菌功能的精氨酸单体与N-异丙基丙烯酰胺单体(质量比为1:2)及2mg洗必泰，以BIS为交联剂，APS为引发剂的条件下，最后加入0.06g催化剂TEMED，在室温下反应20～30min即形成具有温敏性及持久抗菌功能的水凝胶。
c)具有温敏性且持久抗菌水凝胶敷料的制备：
按照b所述制作形成一块4cm*4cm的平板水凝胶，将平板水凝胶通过明胶的粘结作用置于聚氨酯透明薄膜上，将平板水凝胶与聚氨酯薄膜紧密结合从而制备形成具有温敏性且持久抗菌水凝胶敷料。