一种具有形状自适应的血凝块/冷冻凝胶敷料及其制备方法和应用

本发明属于生物医用材料，具体涉及一种具有形状自适应的血凝块/冷冻凝胶敷料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、皮肤包裹在身体表面，是机体内环境与外界之间的屏障，直接同外界环境接触，是人体最大的器官，具有保护机体免受损害和微生物的侵袭，排泄、调节体温和感受外界刺激，维持体液、电解质和营养成分等作用。因与外界直接接触，皮肤极容易受到来自外界的种种侵袭和伤害，皮肤损伤是人类历史上最常见的物理损伤之一。皮肤创伤很常见，小的皮肤创伤可以很好地自行修复，但其一旦受到严重创伤，伤口愈合缓慢甚至无法自愈，可严重影响人们的生活、健康甚至生命。因此，急需开发一种理想化，能够满足促进伤口快速愈合、并减少疤痕形成的皮肤创伤敷料作为生物活性伤口修复材料。

2、冷冻凝胶是一类特殊的凝胶敷料，具有高的孔隙率和相互连通的多孔结构，允许小分子、颗粒甚至细胞不受阻碍地扩散，同时具有优异的弹性，在形变后可以很快恢复。多孔冷冻凝胶能提供细胞相容的微环境、促进细胞增殖，并且在植入时使宿主细胞充分浸润到冷冻凝胶网络中，其作为支架广泛应用。然而，其被用作皮肤敷料存在两个最基本的问题：1)冷冻凝胶的相互连通的多孔结构特征赋予了其优异的物质运输特征，并能为细胞生长提供基质等特征，但同时也是其无法发挥良好作用的屏障，隔绝了伤口与外界环境；2)冷冻凝胶可快速吸收水分等进而体积发生快速膨胀，但是其无法发生自由的形状变化，进而无法适应不规则伤口等，导致其无法有效贴合伤口。

3、目前，为进一步促进凝胶敷料加速创伤修复常会在其中负载生物活性因子。生物活性因子对于负载环境要求苛刻，严重限制了凝胶敷料制备的可选择范围，不利于具有特殊功能(如抗菌等)的敷料的开发。

4、壳聚糖为天然多糖甲壳素脱除部分乙酰基的产物，具有生物降解性、生物相容性、抑菌、增强免疫等多种生理功能，但其溶解性较差。

技术实现思路

1、本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种具有形状自适应的血凝块/冷冻凝胶敷料及其制备方法和应用，以解决现有的冷冻凝胶作为皮肤敷料所存在的固有缺陷，以及在生物活性因子的负载与释放方面提供新的方案。本发明所制备的血凝块/冷冻凝胶敷料具有原料来源广泛且生物相容性能优异、制备工艺简单快捷等特点。通过简单的混合辅以快速冷冻技术制备的冷冻凝胶敷料具有良好的形状自适应行、抗氧化性、导电性、生物相容性、多重抗菌性、血液浓缩效应和优异的止血性能，可很好地应用于皮肤创伤修复领域。

2、为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

3、一种具有形状自适应的血凝块/冷冻凝胶敷料的制备方法，将氧化葡聚糖溶液、芳香醛修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物溶液和掺杂有樟脑磺酸的季铵化壳聚糖接枝聚苯胺溶液混合均匀后，加入水，形成反应体系h，将反应体系置于-20℃的乙醇中进行反应，反应后取出反应体系，反应体系在-7℃下进行交联反应，反应后形成冷冻凝胶敷料；

4、所述氧化葡聚糖溶液的制备过程为，混合高碘酸钠溶液和葡聚糖溶液，搅拌后形成反应体系g，向反应体系g中加入乙二醇获得反应终止液，将反应终止液置于无水乙醇中，获得沉淀，将沉淀干燥后获得氧化葡聚糖，将氧化葡聚糖溶于水中，获得氧化葡聚糖溶液；

5、所述三嵌段两亲性高分子聚合物中的两端为亲水链段，中间段为疏水链段；

6、所述季铵化壳聚糖接枝聚苯胺溶液的制备过程为：将季胺化壳聚糖加入到盐酸中，完全溶解后加入苯胺，搅拌后获得反应体系c；将溶解有过硫酸铵的盐酸溶液滴加到反应体系c中，搅拌后形成反应体系d；调整反应体系d的ph至7后，获得反应液沉淀，将反应液沉淀置于丙酮中，获得沉淀产物，将沉淀产物经过干燥后获得季铵化壳聚糖接枝聚苯胺，将季胺化壳聚糖接枝聚苯胺溶于水中，获得季胺化壳聚糖接枝聚苯胺溶液；

7、在季胺化壳聚糖接枝聚苯胺溶液中添加樟脑磺酸，获得掺杂有樟脑磺酸的季铵化壳聚糖接枝聚苯胺溶液。

8、本发明的进一步改进在于：

9、优选的，反应体系中h中，氧化葡聚糖溶液、芳香醛修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物溶液和掺杂有樟脑磺酸的季铵化壳聚糖接枝聚苯胺溶液体积比为2:(1-3):5。

10、优选的，反应体系h中，氧化葡聚糖的浓度为10mg/ml，芳香醛基化修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物的浓度为(25-75)mg/ml。

11、优选的，将高碘酸钠溶液滴加到葡聚糖溶液中，在遮光条件下，搅拌反应后形成反应体系g；乙二醇的加入量和高碘酸钠等摩尔。

12、优选的，所述三嵌段两亲性高分子聚合物为普朗尼克f68、普朗尼克f127、普朗尼克f188、聚乙二醇-b-聚乳酸-b-聚乙二醇或聚乙二醇-b-聚己内酯-b-聚乙二醇。

13、优选的，所述普朗尼克f127的制备过程为：将干燥的pf127中加入二氯甲烷，在冰浴条件下加入三乙胺，然后加入甲磺酰氯和二氯甲烷的混合溶液，搅拌后获得反应体系e，反应后，使用盐酸和饱和氯化钠溶液洗涤，置于预冷的乙醚中沉淀，将沉淀干燥，获得pf127-so3；将pf127-so3溶于n，n-二甲基甲酰胺超干溶剂中，然后加入碳酸钾和对羟基苯甲醛，在氮气流下搅拌反应，生成反应体系f，使用饱和氯化钠溶液对反应体系f洗涤，将洗涤获得的沉淀干燥后获得普朗尼克f127。

14、优选的，季铵化壳聚糖接枝聚苯胺溶液的制备过程中，季铵化壳聚糖和苯胺的混合质量比为1g：41.5mg；季铵化壳聚糖和过硫酸铵的质量比为1g：101.6mg。

15、优选的，季铵化壳聚糖的制备过程为，将壳聚糖加入到水中，然后加入冰醋酸，获得反应体系a；向反应体系a中加入缩水甘油基三甲基氯化铵，搅拌后离心去除未溶解的聚合物，获得上清液b，将上清液b在预冷的丙酮中沉淀，将沉淀干燥后获得季铵化壳聚糖。

16、一种通过上述任意一项所述制备方法制得具有形状自适应的血凝块/冷冻凝胶敷料，所述冷冻凝胶敷料中，氧化葡聚糖和与和掺杂有樟脑磺酸的季铵化壳聚糖接枝聚苯胺化学交联，芳香醛修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物和掺杂有樟脑磺酸的季铵化壳聚糖接枝聚苯胺化学交联；

17、其中，季铵化壳聚糖接枝聚苯胺和季铵化壳聚糖接枝聚苯胺之间有氢键作用，氧化葡聚糖和季铵化壳聚糖接枝聚苯胺之间有氢键作用，季铵化壳聚糖接枝聚苯胺和三嵌段两亲性高分子聚合物之间有阳离子-π相互作用，季铵化壳聚糖接枝聚苯胺和三嵌段两亲性高分子聚合物之间有胶束之间的疏水相互作用。

18、一种上述的具有形状自适应的血凝块/冷冻凝胶敷料的应用，用于皮肤创伤愈合及无疤痕修复。

19、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

20、本发明公开了一种具有形状自适应性的血凝块/冷冻凝胶敷料的制备方法，首先通过壳聚糖和缩水甘油基三甲基氯化铵的开环加成反应制备的季铵化壳聚糖(qcs)，并在酸性条件下使用aps氧化苯胺制备季铵化壳聚糖接枝聚苯胺(qcsp)，其可提供多重抗菌活性、导电性能以及光热性能；引入芳香醛基修饰对三嵌段两亲性高分子聚合物，如：普朗尼克f127三嵌段共聚物(pf127-cho)，用以改善冷冻凝胶力学性能以维持其三维多孔微观结构；使用高碘酸钠作为氧化剂制备的生物友好型高分子氧化葡聚糖(odex)作为交联剂以进一步提供稳定的冷冻凝胶网络结构。

21、本发明还公开了一种具有形状自适应性的血凝块/冷冻凝胶敷料，该凝胶辅料具有良好的形状自适应性、抗氧化性、导电性、生物相容性、多重抗菌性、血液浓缩效应以及优异的而止血性能，可应用于皮肤创伤愈合以及无疤痕修复。

22、本发明使用的葡聚糖是指以葡萄糖为单糖组成的同型多糖，其在输血过程中可代替一部分全血，作为血浆体积的扩充剂(称为代血浆)，是一种生物相容性能极其优异的高分子，通过强氧化剂将其氧化制备的氧化葡聚糖可产生醛基，能提供广泛的共价交联作用。

23、本发明使用的季铵化壳聚糖与壳聚糖相比有更为出色的抗菌性和水溶性，其所带正电荷的氨基和季铵盐基团可以通过静电粘附细菌的细胞壁，使细胞内的液体流出，杀灭细菌。使用季铵化壳聚糖制备的冷冻凝胶可为敷料提供固有抗菌性。

24、(1)qcs由于伯胺基团的质子化以及季铵基团的引入而富含正电荷基团，首先其改善了壳聚糖在水中的溶解性，极大增加了冷冻凝胶中生物功能组分qcsp的含量，进一步提升了材料的生物功能性；再者，其协同聚苯胺的光热效应为冷冻凝胶提供了出色的接触抗菌与光热抗菌的多重抗菌性；然后，血细胞膜上存在负电荷，qcsp借助其上丰富的正电荷可通过静电吸附作用有效募集血细胞，增强冷冻凝胶血液浓缩效应；

25、(2)聚苯胺的引入，当聚苯胺以还原态存在时，可有效清除皮肤创伤处产生的氧自由基，显著促进伤口愈合，保护组织免受氧化剂的伤害，促进无疤痕修复；

26、(3)经樟脑磺酸掺杂后的中间氧化态聚苯胺会产生极化子，可明显提升冷冻凝胶敷料导电性，优化冷冻凝胶的电活性，以此向创面组织递送电信号以促进电信号响应细胞的增殖分化，从而促进组织修复。

27、(4)芳香醛基化修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物的引入，在与其余组分产生有效共价交联的同时，可自组装成胶束，协同疏水相互作用，有效稳定冷冻凝胶敷料网络结构，改善其力学性能，减小内部空隙直径，促进冷冻凝胶表面血液浓缩凝结。

28、(5)芳香醛基和脂肪醛基被同时引入与qcsp上的氨基发生希夫碱反应以交联形成水凝胶网络。氧化葡聚糖的脂肪醛基与qcsp的氨基形成稳定的脂肪类希夫碱，其在凝胶敷料被应用于伤口期间可稳定存在，防止了因凝胶网络坍塌而导致的材料失效。芳香醛基化修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物的芳香醛基与qcsp的氨基形成动态的芳香类希夫碱，与脂肪类希夫碱相比具有更高的动态性。凝胶敷料在被用于伤口修复时，其可发生部分断裂而使得凝胶模量降低，发生软化效应，进而更高的适应不规则伤口，紧密贴合伤口部位。

29、(6)本发明所制得的冷冻凝胶敷料应用血液浓缩效应，在其表面富集了血细胞、血小板等，形成血液凝块。由于qcsp的存在，冷冻凝胶可借助其上的阳离子募集血细。同时，冷冻凝胶可快速吸收血液。由此，血液可被高效地浓缩并凝结成血凝块。最后三嵌段两亲性高分子聚合物可是的冷冻凝胶内部孔隙减小，使得血液更加趋向于在凝胶表面富集。血液凝块中富含各类促进组织修复的组分，且血细胞、血小板会被激活，释放出生长因子，促进了组织修复，同时，自体血液形成的血凝块在不会引发免疫排斥的基础上可最大限度保护生长因子等的活性。再者，血凝块富集与冷冻凝胶表面占据其孔隙位置能够形成有效的屏障保护作用。

30、实验结果表明，通过调节冷冻凝胶中芳香醛基化修饰的三嵌段两亲性高分子聚合物(如pf127-cho)的含量，可调节冷冻凝胶辅料的力学性能、内部空隙大小、抗氧化性能、降解性能、电活性、生物相容性、血液浓缩性能和止血性能等，筛选优化冷冻凝胶组分配比。通过光热抗菌模型实验、大鼠肝脏体积缺损模型、鼠背部全皮层皮肤创伤模型等实验验证了本发明制得的冷冻凝胶敷料在组织修复、抗菌、止血等方面展现出优异的性能。