一种基于甜菜碱衍生物及海藻酸盐的运动胶体敷料

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1.本发明涉及的是一种医疗传感领域的材料，具体是一种关于高稳定性、抗菌的运动胶体敷料。


背景技术：
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2.水凝胶是由交联亲水大分子合成的三维网络，能够吸收和保留大量的水。“水凝胶”一词最早在19世纪90年代出现在科学文献中，当时它被用来描述无机盐胶体凝胶。1960年，wichterle和lim第一次将水凝胶定义为三维、亲水性、交联聚合物结构，这是他们在关于用作软隐形眼镜的聚(2
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羟乙基甲基丙烯酸乙酯)(phema)凝胶的文章中首次提出的。水凝胶现在被用于许多不同的领域，包括生物材料(用于药物输送)、细胞培养、生物医学植入物、以及再生医学、隐形眼镜、制药、化妆品、粘合剂、吸附剂还有电子皮肤类传感器。
3.近年来，刺激性水凝胶应变传感器作为疾病诊断、健康监测、损伤/运动检测、水/食品安全和环境监测的良好器件，引起了人们极大的兴趣。因为它们的智能和可编程特性，能够改变它们的形状、大小、体积，还有其他功能特性(如电导率、渗透率、粘度和力学强度)，以响应不同的刺激。
4.与由弹性体、聚合物、无机复合材料和无水碳基材料制成的干式传感器不同，高含水量的存在使水凝胶应变传感器表现出内在的膨胀性、粘弹性、机械性、自愈性，这使得它们在不同的刺激下实现各种感知驱动的潜力很大。另一方面，由于水凝胶传感器具有高度的水化性质，它们的所有刺激性聚合物、交联剂和合并体都需要与湿和水环境兼容和工作。另一个主要区别是聚合物网络、添加剂和交联剂在聚合物/水界面的不同溶胀程度之间的不匹配会产生不对称的力，即使在微妙的刺激下也会导致水凝胶的形状和体积的变化。
5.导电聚合物以其耐久、可靠的性能成为良好的候选材料。在应变场作用下，水凝胶应具有良好的力学性能和弹性，以及较高的导电性，才能提供连续、可重复的输出电信号。
6.运动胶体作为一种运动敷料，能够使人在运动的状态下实现伤口的愈合。因此，胶体需要有好的生物相容性、抗菌和无污染的性能。
7.海藻酸钠是一种天然多糖，具有良好的生物相容性、生物降解性和无毒性。这些性能使其在食品、医药和生物传感领域有着广泛的应用。
8.n,n
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二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(dmaps)是甜菜碱的衍生物，具有无毒、抗菌和无污染的特性。


技术实现要素：
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9.本发明的目的在于提供一种能在人体运动过程中实现伤口愈合的运动胶体敷料。
10.第一方面，本发明通过以下技术方案实现：一种基于甜菜碱衍生物和海藻酸钠的运动胶体敷料，包括如下成分：海藻酸钠水溶液、n,n
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二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(dmaps)、甘油水溶液、cacl2溶液、n,n
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亚甲基双丙烯酰胺(bis)、过硫酸铵(aps)。
11.本发明提供的是抗菌运动胶体敷料，主要成分是甜菜碱的衍生物及天然高分子海
藻酸钠，两种组分均为生物相容性的，其中以过硫酸铵为热引发剂，引发n,n
‑
二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(dmaps)在海藻酸钠的水溶液中聚合，以n,n
‑
亚甲基双丙烯(bis)为交联剂，使n,n
‑
二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐(dmaps)自身发生交联反应，并且交联程度会随着bis用量的提高而增大，但韧性也会随之变差；优选的海藻酸钠的质量分数为3wt％；优选的dmaps的质量是1
‑
6g；例如可以是1g，2g，3g，4g，5g，6g。
12.本发明中，海藻酸钠的质量分数指的是海藻酸钠的质量与海藻酸钠水溶液总质量之间的比例。
13.本发明中，根据dmaps物质的量来确定需要加入的bis的量。
14.优选的，dmaps与bis的摩尔比为(0.1
‑
1)，例如可以是1:0.1，1:0.2，1:0.3，1:0.4，1:0.5，1:0.6，1:0.7，1:0.8，1:0.9，1:1。
15.本发明中，两性单体dmaps与海藻酸钠先形成水凝胶，之后利用两性聚合物pdmas的强吸水性，将其浸泡在不同质量分数的甘油水溶液中，由于甘油含有大量的羟基，能在水凝胶中形成大量的氢键，提高水凝胶的力学性能、抗冻性能和保水性能。在水凝胶上滴加cacl2水溶液，其中的ca
2+
能与海藻酸钠形成离子交联，显著提高水凝胶的力学性能，同时体系中游离的ca
2+
能起到一定的凝血作用，能实现胶体在人体运动过程中促进伤口的愈合。
16.优选的，甘油水溶液的质量分数为0％
‑
100％，例如可以是0，10％，20％，30％，40％，50％，60％，70％，80％，90％，100％。
17.优选的，cacl2水溶液的质量分数为0.1wt％
‑
1wt％，例如可以是0.1wt％，0.2wt％，0.3wt％，0.4wt％，0.5wt％，0.6wt％，0.7wt％，0.8wt％，0.9wt％，1wt％。
18.第二方面，本发明提供了一种如第一方面所述的运动胶体敷料的制备方法，具体包括以下几个步骤：
19.在室温下配置一定浓度的海藻酸钠水溶液，于40℃下油浴加热、搅拌1h使其充分溶解，之后室温下放置过夜备用。
20.取上一步中一定量的海藻酸钠水溶液于玻璃瓶中，加入一定量的dmaps、bis、aps搅拌均匀，通n
2 10min，超声10min，倒入硅胶模具中，于65℃下反应6h，制得水凝胶。
21.配置一定浓度的甘油水溶液，将上述得到的水凝胶浸泡在配置好的甘油水溶液中14h后取出。
22.配置一定浓度的cacl2水溶液，用滴管吸取一定量滴加到上一步中的水凝胶上，使其进一步交联。
23.最终制得的水凝胶有良好的机械性能、抗菌性、导电性、保水性以及生物相容性。
附图说明：
24.图1为实施例1中的水凝胶实物图。
25.图2为实施例1中的水凝胶的sem图。
26.图3为水凝胶的压缩循环曲线。
具体实施方式：
27.实施例1
28.(1)配置3％的海藻酸钠溶液：在40℃下，通过搅拌将3g海藻酸钠溶解于97g的水
中，形成均匀的溶液备用。
29.(2)取上述溶液12g，加入2.94gdmaps，超声混合均匀，之后加入0.0294gbis、0.0294gaps，继续超声混合均匀。在常温下通n
2 10min。超声去除气泡。
30.(3)用滴管将(2)中溶液滴到用两片玻璃片固定的模具中，用夹子夹紧模具，于65℃下固化5h后即得到水凝胶样品。
31.(4)配置10ml 20％的甘油溶液，将上述水凝胶样品浸泡在甘油水溶液中14h，即得到高弹性的水凝胶。
32.(5)配置0.5％的cacl2水溶液，逐滴滴加到(4)中的水凝胶样品上，得到具有促进伤口愈合的运动胶体敷料。
33.实施例2
34.(1)配置3％的海藻酸钠溶液：在40℃下，通过搅拌将3g海藻酸钠溶解于97g的水中，形成均匀的溶液备用。
35.(2)取上述溶液12g，加入2.94gdmaps，超声混合均匀，之后加入0.0294gbis、0.0294gaps，继续超声混合均匀。在常温下通n
2 10min。超声去除气泡。
36.(3)用滴管将(2)中溶液滴到用两片玻璃片固定的模具中，用夹子夹紧模具，于65℃下固化5h后即得到水凝胶样品。
37.(4)配置10ml 40％的甘油溶液，将上述水凝胶样品浸泡在甘油水溶液中14h，即得到高弹性的水凝胶。
38.(5)配置0.5％的cacl2水溶液，逐滴滴加到(4)中的水凝胶样品上，得到具有促进伤口愈合的运动胶体敷料。
39.实施例3
40.(1)配置3％的海藻酸钠溶液：在40℃下，通过搅拌将3g海藻酸钠溶解于97g的水中，形成均匀的溶液备用。
41.(2)取上述溶液12g，加入2.94gdmaps，超声混合均匀，之后加入0.0294gbis、0.0294gaps，继续超声混合均匀。在常温下通n
2 10min。超声去除气泡。
42.(3)用滴管将(2)中溶液滴到用两片玻璃片固定的模具中，用夹子夹紧模具，于65℃下固化5h后即得到水凝胶样品。
43.(4)配置10ml 60％的甘油溶液，将上述水凝胶样品浸泡在甘油水溶液中14h，即得到高弹性的水凝胶。
44.(5)配置0.5％的cacl2水溶液，逐滴滴加到(4)中的水凝胶样品上，得到具有促进伤口愈合的运动胶体敷料。
45.实施例4
46.(1)配置3％的海藻酸钠溶液：在40℃下，通过搅拌将3g海藻酸钠溶解于97g的水中，形成均匀的溶液备用。
47.(2)取上述溶液12g，加入2.94gdmaps，超声混合均匀，之后加入0.0294gbis、0.0294gaps，继续超声混合均匀。在常温下通n
2 10min。超声去除气泡。
48.(3)用滴管将(2)中溶液滴到用两片玻璃片固定的模具中，用夹子夹紧模具，于65℃下固化5h后即得到水凝胶样品。
49.(4)配置10ml 80％的甘油溶液，将上述水凝胶样品浸泡在甘油水溶液中14h，即得
到高弹性的水凝胶。
50.(5)配置0.5％的cacl2水溶液，逐滴滴加到(4)中的水凝胶样品上，得到具有促进伤口愈合的运动胶体敷料。
51.实施例5
52.(1)配置3％的海藻酸钠溶液：在40℃下，通过搅拌将3g海藻酸钠溶解于97g的水中，形成均匀的溶液备用。
53.(2)取上述溶液12g，加入2.94gdmaps，超声混合均匀，之后加入0.0294gbis、0.0294gaps，继续超声混合均匀。在常温下通n
2 10min。超声去除气泡。
54.(3)用滴管将(2)中溶液滴到用两片玻璃片固定的模具中，用夹子夹紧模具，于65℃下固化5h后即得到水凝胶样品。
55.(4)取10ml纯甘油溶液，将上述水凝胶样品浸泡在甘油水溶液中14h，即得到高弹性的水凝胶。
56.(5)配置0.5％的cacl2水溶液，逐滴滴加到(4)中的水凝胶样品上，得到具有促进伤口愈合的运动胶体敷料。