一种介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法及应用

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法及应用。

背景技术：

1、皮肤创伤会导致某些重要功能的丧失，特别是保护人体免受外部治病环境的屏障的缺失，从而引发细菌感染，延缓伤口愈合速率和质量。伤口敷料在皮肤创伤处理中发挥了重要作用，相对于纱布、绷带、泡沫和黏土等传统敷料，新型水凝胶伤口敷料不仅能够提供湿润的愈合环境，而且其类细胞外基质样结构还具有高度的结构性能可调性，以适用于不同的场合。传统治疗细菌感染的手段为使用抗生素，但其耐药性不可忽视。近年来从传统中药中提取的疏水性天然活性小分子化合物由于其水溶性差而导致生物利用度低，因此如何将此类活性化合物与水凝胶相结合，制备不依赖于抗生素的多功能水凝胶伤口敷料，对新型伤口敷料的设计以及中药现代化利用都具有重要的参考价值和研究意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于针对现有水凝胶敷料存在的不足以及疏水性中药活性小分子生物利用度低的问题，提供了一种介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法，该方法制备的水凝胶敷料具有良好的抗菌性能和抗氧化性能，可以作为一种有潜力的新型水凝胶伤口敷料。本发明选择来源广泛、生物相容性良好和可降解的天然多糖为主要原料，首先进行醛基化，然后与负载有从传统中药中提取的疏水性天然活性小分子化合物的氨基化介孔二氧化硅和金属离子相复合，即可一锅法制备目标水凝胶。醛基和氨基之间的动态schiff碱交联构建了水凝胶骨架，天然活性小分子化合物可赋予水凝胶抗菌和抗氧化性能，加之金属离子调控伤口愈合微环境的作用，各个组分可以协同促进伤口愈合。

2、本发明为实现上述目的采用如下技术方案，一种介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法，其特征在于具体步骤为：

3、步骤s1：将具有邻二醇结构的天然多糖溶于去离子水中，再加入高碘酸钠溶液，于室温避光反应，然后加乙二醇，将混合物在去离子水中透析后冷冻干燥即得到醛基多糖，将该醛基多糖溶于去离子水中得到醛基多糖溶液，其中具有邻二醇结构的天然多糖为海藻酸钠、透明质酸纳、硫酸软骨素、黄原胶、瓜尔豆胶、阿拉伯树胶、魔芋胶、葡聚糖或葡甘露聚糖中的一种或多种；

4、步骤s2：将表面活性剂和三乙醇胺溶于无水乙醇中，加热搅拌，然后在搅拌条件下加入硅酸酯和氨基硅烷，继续加热搅拌反应，然后离心，沉淀用去离子水洗涤，将产物在洗脱溶剂中加热搅拌后离心，再用无水乙醇洗涤，干燥，所得白色沉淀分散于n,n’-二甲基甲酰胺中，再加入疏水性天然活性小分子化合物于室温搅拌后离心，沉淀依次用无水乙醇和去离子水洗涤，冻干，最后分散在去离子水中得到载药介孔二氧化硅溶液，于4℃保存备用，其中表面活性剂为十六烷基三甲基氯化铵或十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，硅酸酯为正硅酸四乙酯或正硅酸四甲酯中的一种或多种，氨基硅烷为3-氨基丙基三甲氧基硅烷或3-氨基丙基三乙氧基硅烷中的一种或多种，洗脱溶剂为乙醇和浓盐酸的混合溶液或氯化钠的饱和甲醇溶液，疏水性天然活性小分子化合物为槐角苷、芒果苷、柚皮苷、槲皮素、芹菜素、白藜芦醇、厚朴酚、棉酚或阿魏酸中的一种或多种；

5、步骤s3：将步骤s1得到的醛基多糖溶液、步骤s2得到的载药介孔二氧化硅溶液和金属离子溶液混合均匀得到成胶前驱液，于室温静置即得到具有抗菌和抗氧化功能的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶，其中金属离子为锌离子、二价铜离子、镁离子或锶离子中的一种或多种。

6、进一步限定，步骤s1中所述具有邻二醇结构的天然多糖中邻二醇与高碘酸钠的摩尔比为1:0.3~3，室温避光反应时间为0.5~12h，乙二醇与高碘酸钠的摩尔比为5~50:1，所得醛基多糖溶液的浓度为10~200mg/ml。

7、进一步限定，步骤s2中所述表面活性剂的重量百分浓度为1~20wt%，三乙醇胺的质量浓度为0.5~20mg/ml，硅酸酯的质量浓度为10~150mg/ml，氨基硅烷的质量浓度为1~20mg/ml，乙醇和浓盐酸的混合溶液中乙醇和浓盐酸的体积比为10~50:1，制备载药介孔二氧化硅时介孔二氧化硅的质量浓度为0.5~50mg/ml，所加疏水性天然活性小分子化合物的质量浓度为0.1~10mg/ml，最后所得载药介孔二氧化硅溶液的质量浓度为1~100mg/ml。

8、进一步限定，步骤s3中所述成胶前驱液中醛基多糖溶液、载药介孔二氧化硅溶液和金属离子溶液等体积混匀，金属离子的质量浓度为1~50mg/ml，所得成胶前驱液于室温静置1~240min得到介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶。

9、本发明所述的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶在制备生物医用材料中的应用。

10、本发明所述的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶在制备促进创伤愈合水凝胶伤口敷料中的应用。

11、本发明所述的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶在制备促进糖尿病伤口愈合水凝胶伤口敷料中的应用。

12、本发明与现有技术相比具有以下优点和有益效果：本发明提供的具有抗菌和抗氧化功能的水凝胶敷料使用了来源广泛且生物相容性良好的天然多糖，并利用氨基化介孔二氧化硅负载疏水性天然活性小分子化合物，并与具有治疗作用的金属离子相复合即可简便制备目标水凝胶，避免了抗生素等药物的使用，同时为中药现代化利用提供了新思路。

技术特征：

1.一种介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法，其特征在于具体步骤为：

2.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤s1中所述具有邻二醇结构的天然多糖中邻二醇与高碘酸钠的摩尔比为1:0.3~3，室温避光反应时间为0.5~12h，乙二醇与高碘酸钠的摩尔比为5~50:1，所得醛基多糖溶液的浓度为10~200mg/ml。

3.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤s2中所述表面活性剂的质量浓度为1~20wt%，三乙醇胺的质量浓度为0.5~20mg/ml，硅酸酯的质量浓度为10~150mg/ml，氨基硅烷的质量浓度为1~20mg/ml，乙醇和浓盐酸的混合溶剂中乙醇和浓盐酸的体积比为10~50:1，制备载药介孔二氧化硅时介孔二氧化硅的质量浓度为0.5~50mg/ml，所加疏水性天然活性小分子化合物的质量浓度为0.1~10mg/ml，最后所得载药介孔二氧化硅溶液的质量浓度为1~100mg/ml。

4.根据权利要求1所述的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤s3中所述成胶前驱液位醛基多糖溶液、载药介孔二氧化硅溶液和金属离子溶液等体积混匀，金属离子的质量浓度为1~50mg/ml，所得成胶前驱液于室温静置1~240min得到介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶。

5.根据权利要求1~4中任意一项所述的方法制备的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶在制备生物医用材料中的应用。

6.根据权利要求1~4中任意一项所述的方法制备的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶在制备促进创伤愈合水凝胶伤口敷料中的应用。

7.根据权利要求1~4中任意一项所述的方法制备的介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶在制备促进糖尿病伤口愈合水凝胶伤口敷料中的应用。

技术总结
本发明提供了一种介孔二氧化硅交联天然多糖水凝胶的制备方法及应用，属于生物医用材料领域。本发明的技术方案要点为：首先将天然多糖进行醛基化，然后与负载有从传统中药中提取的疏水性天然活性小分子化合物的氨基化介孔二氧化硅通过Schiff碱交联构建水凝胶骨架，成胶时还加入了具有治疗作用的金属离子，最终得到目标水凝胶。本发明中天然活性小分子化合物可赋予水凝胶抗菌和抗氧化性能，加之金属离子调控伤口愈合微环境的作用，使得该水凝胶可以作为一种有潜力的伤口敷料，同时为中药现代化利用提供了参考。

技术研发人员：位青聪,陈晓宁,孟庆熙,郭星宇,王昱柯,张玮玮,胡志国
受保护的技术使用者：河南师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31