通过多模式策略治疗细菌性角膜炎的抑菌水凝胶及其制备方法和应用

本发明涉及水凝胶的制备，具体涉及一种通过多模式策略治疗细菌性角膜炎的抑菌水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、眼角膜损伤是目前全球视力损害或失明的主要原因之一，它是仅次于白内障的第二大致盲眼病。临床上导致的角膜溃疡是主要由细菌、真菌、病毒或寄生虫引起的感染，其中细菌性角膜炎是发病率最高的。引起细菌性角膜炎的原因主要包括细菌感染、角膜损伤、佩戴隐形眼镜时间长或不卫生、眼内炎症、角膜结膜炎等。临床上症状表现为伴随着结膜囊内大量的黄白色的脓性分泌物，出现畏光，流泪以及角膜溃疡等，如果没有及时有效的治疗，可能会导致角膜溃疡穿孔，甚至眼内感染。

2、外用广谱抗生素是治疗细菌性角膜炎的主要临床选择，广谱抗生素药物为：氟喹诺酮类如氧氟沙星和左氧氟沙星滴眼液等，对病情较重患者可以考虑两种抗菌药物联合使用。然而，由于眼睛的特殊结构和生理特征(如在眼表停留时间短、泪液稀释和鼻泪引流)，传统的眼科给药(如滴眼液和眼液悬浮液)通常存在生物利用度差的问题，增加给药频率也可能带来更高的细菌耐药风险、累积的全身副作用和患者依从性降低，从而会由于难以穿透角膜组织屏障和酶降解导致角膜深层药物可及性不佳。因此，大多数药物在滴眼液后立即消除，只有5％到达目标部位。泪膜也是眼睛的一种防御机制，通过清除眼表面形成亲水层来清除病原体，从而导致药物损失。因此，为了增强眼科药物的眼潴留，人们提出了各种策略，包括粘性聚合物溶液、粘附微粒和水凝胶。

3、水凝胶是一类具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的一种三维亲水聚合物网络，由于其具有高的生物相容性、优异的生物降解性和可调节的特性，在医用敷料、药物释放载体、组织填充、隐形眼镜等领域受到广泛的关注。可注射水凝胶可以通过装载各种功能剂，如生物活性材料、纳米酶、光热剂等，将协同抗菌体系整合到伤口敷料中，实现协同抗菌和伤口保护。水凝胶能够在眼表滞留时间长，并且保湿性高、相容性好。传统的眼科凝胶是通过黏性聚合物基质(如carbomer)或热敏聚合物(如pluronic f127)将抗生素药物包封而制成的。这些不可降解的聚合物可能会对眼睛组织造成刺激。

4、良好的生物相容性、生物可降解性以及抑制耐药菌感染是理想的治疗细菌性角膜炎的水凝胶材料的基本特性。但由于眼球的不断转动和眼部区域面积小，材料还应具有适当的机械强度，来应对其产生的外力和形成可注射状态。因此，理想的治疗细菌性角膜炎的可注射水凝胶的制备仍然是一种挑战，需要在长期的研究和临床试验中继续探索。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种通过多模式策略治疗细菌性角膜炎的抑菌水凝胶及其制备方法和应用，该方法制备的水凝胶具有高效抑菌性能，抑制炎症，从而有效治疗细菌性角膜炎，使眼部恢复正常状态。

2、本发明采用的技术方案为：通过多模式策略治疗细菌性角膜炎的抑菌水凝胶制备方法，其特征在于，方法步骤为：

3、1)将l-苯丙氨酸-l-苯丙氨酸溶解在超纯水中，并在80-100℃下加热40-60分钟，使肽达到单体状态，然后让其逐渐冷却至25℃左右室温过夜，得到l-苯基氨酸-l-苯丙氨酸自组装二肽溶液；

4、2)将mncl2和cucl2·2h2o加入到乙二醇和去离子水的溶液中搅拌30-60分钟，然后加入硫代乙酰胺和聚乙烯吡咯烷酮搅拌至完全溶解；转移到聚四氟乙烯衬里的高压釜中，在180-220℃下反应3-5h，然后将高压釜冷却至室温，将所得产物离心并洗涤后，冻干研磨成后得到cus/mns ncs粉末；

5、3)使用步骤1)得到的l-苯基氨酸-l-苯丙氨酸自组装二肽溶液溶解明胶，再加入海藻酸钠，在70-80℃下搅拌30-60分钟，至完全溶解后冷却至室温，得明胶-海藻酸钠-自组装二肽溶液；

6、4)使用步骤1)得到的l-苯基氨酸-l-苯丙氨酸自组装二肽溶液溶解羟丙基甲基纤维素，加入n-异丙基丙烯酰胺，在70-80℃下搅拌1-2小时后再加入柚皮素，混合均匀后冷却至室温，得羟丙基甲基纤维素-n-异丙基丙烯酰胺-柚皮素-自组装二肽溶液；

7、5)取步骤3)得到的明胶-海藻酸钠-自组装二肽溶液和步骤4)得到的羟丙基甲基纤维素-n-异丙基丙烯酰胺-柚皮素-自组装二肽溶液加入步骤2)得到的cus/mns ncs粉末中，再将交联剂、引发剂和催化剂依次加入到溶液中搅拌直到完全溶解后，迅速将其放入4℃冰箱中以获得明胶-海藻酸钠/羟丙基甲基纤维-n-异丙基丙烯酰胺-柚皮素-自组装二肽@cus/mns水凝胶。

8、进一步，步骤1)中l-苯基氨酸-l-苯丙氨酸自组装二肽溶液浓度为0.2～0.4mg/ml。

9、进一步，步骤2)中

10、mncl2与cucl2·2h2o的摩尔比为3:1～2；

11、乙二醇：去离子水的体积比为3:1～2。

12、进一步，步骤3)中明胶与海藻酸钠质量比为1:0.15～0.2，明胶的质量分数为20％-25％。

13、进一步，步骤4)中n-异丙基丙烯酰胺与羟丙基甲基纤维素的质量比为1:0.1～0.15，羟丙基甲基纤维素的质量分数为2％-5％。

14、进一步，步骤5)中明胶-海藻酸钠-自组装二肽溶液和羟丙基甲基纤维素-n-异丙基丙烯酰胺-柚皮素-自组装二肽溶液的体积比为1:0.6～1；加入的cus/mns ncs粉末质量为0.01～0.15g；

15、进一步，步骤5中交联剂为n,n′-亚甲基双丙烯酰胺，其纯度为99％；引发剂过硫酸铵，其纯度为99％；催化剂为n,n,n′,n′-四甲基乙二胺。

16、上述制备方法制备所得的抑菌水凝胶。

17、上述抑菌水凝胶在治疗细菌性角膜炎药物中的应用。

18、与现有技术相比，本发明具有的优点和效果如下：

19、1、本发明中制备的水凝胶材料较易获取，市场上常见的明胶多以牛皮牛骨或猪皮为原料制备，安全性很高；海藻酸钠从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，是一种天然多糖,获取成本低。

20、2、本发明中制备的水凝胶具有良好的生物降解性。l-苯基氨酸-l-苯丙氨酸自组装二肽是抗菌超分子聚合物的最小模型，可以抑制细菌生长,结构简单、生物相容性和生物可降解性良好；使其组装的水凝胶既能在眼表停留，又会随着治疗时间而降解。

21、3、本发明自组装二肽溶液：是β-淀粉样多肽的核心识别模块，一种最小的自组装模型，会与细菌膜相互作用，导致膜渗透和去极化，对细菌形态造成严重损害，从而造成细菌细胞死亡。

22、4、本发明中加入cus/mns ncs粉末，其中cus作为光热治疗剂，mns是催化化学动力疗法(cdt)剂，在这个双晶材料中cus的光热效应可以增强mns的芬顿效应，同时，cus的光热特性可以进一步用于生物膜的耗散，从而使光热疗法与化学动力疗法协同作用进一步消灭细菌。

23、5、本发明中制备的水凝胶有适当的机械强度，可形成可注射型凝胶。

24、6、本发明中制备的水凝胶可以高效抑菌，特别是针对于铜绿假单胞菌，从而能够使角膜炎表面的细菌消除，防止眼球再次感染炎症复发，并且水凝胶网络具有抗溶胀性能，在眼表不会产生压力。

25、7、本发明中制备的水凝胶可高效抑菌用于治疗细菌性角膜炎；具有良好的生物相容性以及较少的给药频率，进一步提高了其在体内的应用，为细菌性角膜炎的临床治疗提供了一种有前途的凝胶候选物。