一种纳米改性食品凝胶和表皮生物电子及制备方法和应用

本发明涉及用于伤口治疗药物及表皮生物电子的多功能材料，具体涉及一种可用于糖尿病伤口的适应性填充、活性氧清除，和监测人体温度、心电信号和肌电信号的纳米改性食品凝胶和表皮生物电子及制备方法和应用。

背景技术：

1、随着糖尿病在世界范围内的流行，糖尿病伤口等并发症已成为严重的全球性问题，导致患者生活质量差、医疗费用高昂，甚至截肢和死亡。糖尿病伤口愈合速度慢的主要原因之一是由高血糖介导的晚期糖基化终产物过度表达产生的活性氧促进促炎因子的表达、限制血管生成和破坏胶原蛋白沉积。近年来，生物催化或抗氧化纳米材料开辟了清除活性氧的新途径，从而治疗活性氧相关疾病，例如多酚纳米颗粒、氧化还原聚合物、铂、二氧化铈和碳。然而由于深部伤口和表层伤口要求纳米递送材料分别具有可注射性和弹性，以充分贴合伤口的三维结构和承受可能的外部挤压。除了促进伤口的愈合，表皮生物电子学的快速发展可以为伤员提供丰富的动态生理信号，补充仅限于监测伤口部位的传统方法。例如体温升高(>2.2℃)是感染和炎症的标志，可以作为早期预测指标来规范慢性伤口的评估。心电图和肌电图可以用于评估人体生理状态以协助伤员进行康复训练和改善日常生活质量。在这项努力中，可伸缩表皮生物电子收集的肌电信号已成功用于控制瘫痪患者的假肢系统和脊髓损伤患者的轮椅。

技术实现思路

1、本发明的目的是要克服现有凝胶材料在伤口治疗及监测中的不足，提供一种复合天然食品凝胶材料来优化糖尿病伤口愈合方式和提供更丰富的生物电子信号来帮助伤口管理。

2、实现本发明目的的具体技术方案是：

3、一种纳米改性食品凝胶及表皮生物电子的制备方法，该方法包括如下步骤：

4、步骤1：将黄原胶与魔芋胶多糖粉末分别溶解在去离子水中，配成浓度为0.9％-1.1％完全水合的魔芋胶溶液和黄原胶溶液；

5、步骤2：将黄原胶溶液与魔芋胶溶液以1:1的体积比混合，并在70-90℃的温度下剧烈搅拌20-40分钟，得到混合多糖溶液；

6、步骤3：将稀释的9-11倍的新鲜墨鱼汁分别以1800-2000rpm和7500-8500rpm的速度梯度离心4-6分钟，得到均一的墨鱼汁纳米粒子；

7、步骤4：将步骤3中得到的墨鱼汁纳米粒子以0.8-1.2mg/ml的终浓度加入至步骤2中得到混合多糖溶液，冷却至室温后得到所述纳米改性食品凝胶即cinps@nsfg；

8、步骤5：将银纳米线以0.8-1.2mg/ml的终浓度加入至步骤2中得到混合多糖溶液，冷却至室温后得到表皮生物电子即agnws@nsfg。

9、一种上述方法制得的纳米改性食品凝胶即cinps@nsfg作为治疗药物在促进糖尿病伤口愈合中的应用。

10、一种上述方法制得的表皮生物电子即agnws@nsfg在监测人体温度、心电信号和肌电信号的应用，具体包括以下步骤：

11、步骤1：在温度测量中，首先以5℃的间隔测量agnws@nsfg在20-50℃之间的电阻变化，以建立其电阻与温度之间的标准曲线。将agnws@nsfg贴于人体额头后，通过测定其实时电阻的变化获得人体的准确体温；

12、步骤2：在心电信号测量中，首先将三块agnws@nsfg切割成直径1.5cm、厚度0.1cm的圆柱体后，采用心电监测中经典的ⅰ导联方式固定于人体锁骨和腹部。随后通过导线将agnws@nsfg感应到的心电信号由心电仪实时记录，并通过蓝牙无线传输至手机软件中；步骤3：在肌电信号测量中，取三块直径1.5cm、厚度0.1cm的agnws@nsfg，将两块贴于右臂肱二头肌上，另一块贴在肘部，作为肌电信号监测的三组电极。随后举起1-10kg的哑铃，并通过导线将agnws@nsfg感应到的肌电信号由肌电传感器捕捉并被arduino传输至电脑以实现肌电信号的实时监测。

13、本发明较于现有的技术，其优势在于：

14、1)所采用的天然食品胶具有可注射和弹性两种应用方式，能够作为伤口治疗药物用于深层和表层伤口的填充，同时作为表皮生物电子高质量的采集人体生理信号；

15、2)在掺杂cinps后，使nsfg凝胶拥有了活性氧清除能力，从而改善糖尿病伤口的微环境，促进愈合；

16、3)在掺杂agnws后，nsfg凝胶拥有更好的导电性能，可用于监测人体温度、心电信号和肌电信号，为伤员的康复护理提供重要的临床信息。

技术特征：

1.一种纳米改性食品凝胶及表皮生物电子的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：

2.一种权利要求1所述方法制得的纳米改性食品凝胶和表皮生物电子。

3.一种权利要求2所述的纳米改性食品凝胶即cinps@nsfg作为治疗药物在促进糖尿病伤口愈合中的应用。

4.一种权利要求2所述的表皮生物电子即agnws@nsfg在监测人体温度、心电信号和肌电信号中的应用。

5.根据权利要求4所述的应用，其特征在于，具体包括以下步骤：

技术总结
本发明公开了一种纳米改性食品凝胶和表皮生物电子及制备方法和应用，天然食品凝胶（NSFG）包括以下成分：黄原胶、魔芋胶。功能性纳米填料包括以下成分：墨鱼汁纳米粒子(CINPs)、银纳米线(AgNWs)。本发明首先通过将天然食品凝胶与墨鱼汁纳米粒子相结合得到用于伤口治疗的药物纳米改性食品凝胶，它实现了对深层和浅层糖尿病伤口的适应性填充和活性氧清除。另外，本发明将天然食品凝胶与银纳米线相结合，组装成多功能表皮生物电子，用于监测人体温度、心电信号和肌电信号，为伤员的康复护理提供重要的临床信息。

技术研发人员：张闽,曾乾坤,施国跃
受保护的技术使用者：华东师范大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12