一种复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料的制备方法

本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及到一种复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料的制备方法。

背景技术：

1、皮肤是直接与外界环境接触，感受外界刺激最直接的人体重要组织，也是最容易受到伤害，病原体易入侵的组织之一。当创伤破坏了皮肤正常的生理功能，在没有得到及时且有效的治疗时，伤口极有可能会被微生物侵入而感染，从而延缓伤口愈合，严重时则会造成生命危险。如何有效控制伤口感染、快速促进伤口愈合，是皮肤组织受损后亟待解决的问题之一。

2、伤口愈合是一个复杂过程，包括止血、炎症、增殖(肉芽组织形成)、再上皮化和重塑几个阶段，需要细胞的成熟和分化，以及生长因子的搭载配合，才能达到细胞增殖并构建细胞外基质目的，从而增强伤口闭合。临床上，常用治疗方法为手术加辅助治疗，采用纱布换药、脉冲灌洗、水疗和低频超声，减少水肿以增加动脉氧压，治疗周期长。而采用敷料类水凝胶，不仅可保持伤口的润湿性，吸收伤口的渗出物，同时，还可促进角质形成细胞的迁移和分化，胶原蛋白形成及血管化，移除时伤口不会受到二次伤害，加速慢性伤口的愈合。

3、近年来，大量文献报道了不同类型的水凝胶伤口敷料。这些水凝胶伤口敷料主要以天然高分子材料与合成高分子材料为基材,而单一材料制备的支架具有皮肤敷料仿生局限性。材料多组合可发挥其多功能性，通过交联和偶合可构建多重功效的凝胶敷料或多孔支架，加入活性材料或抗菌材料或纳米材料，或者辅以抗菌或者止血药物来制备具有不同功效的水凝胶或多孔支架敷料。

技术实现思路

1、针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料的制备方法，该制备方法简单，对反应要求低，有利于大规模生产，有效解决了通过单一材料所制备的支架具有皮肤敷料仿生局限性的问题。

2、为实现上述目的，本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料的制备方法，包括以下步骤：

3、s1、将聚乙烯醇溶解于去离子水加热并搅拌，得聚乙烯醇溶液，冷却后，向其中加入海藻酸钠再次搅拌，然后加入明胶，溶解后，得水凝胶前驱液；

4、s2、将生物活性无机硅酸盐溶解于去离子水中，再与去除气泡后的步骤s1所得水凝胶前驱液混合，得复合生物活性无机硅酸盐水凝胶；

5、s3、将步骤s2所得复合生物活性无机硅酸盐水凝胶注入模具，先加入氯化钙溶液进行钙离子交联，冲洗后加入戊二醛溶液进行交联并再次冲洗，然后置于去离子水中过夜，再冷冻干燥，得复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料。

6、进一步，步骤s1中，聚乙烯醇溶液的浓度为3-5wt％，海藻酸钠在水凝胶前驱液中的浓度为1-3wt％。

7、进一步，聚乙烯醇、海藻酸钠与明胶的质量比为1-3:0.5-1.5:2-6。

8、进一步，聚乙烯醇、海藻酸钠与明胶的质量比为2:1:4。

9、进一步，于60℃的水浴锅中溶解明胶。

10、采用上述进一步方案的有益效果是：明胶的交联是保证水凝胶结构稳定的关键，有研究已经证明，明胶的交联程度会影响明胶的细胞相容性与结构稳定性，交联度越大，明胶的细胞相容性越差，力学性能增强，目前研究常用的明胶交联剂选择主要是戊二醛，戊二醛与明胶发生希夫碱反应，生成一系列的聚合产物，如选择0.6vt％的戊二醛，在50℃条件下持续交联3h可获得交联明胶，多余的小分子，水清洗三次即可去除。

11、进一步，加热至90-100℃并搅拌1-3h，冷却至35-40℃，再次恒温磁力搅拌2-4h，明胶于55-65℃水浴锅中完全溶解。

12、进一步，步骤s2中，水凝胶前驱液于45-55℃的烘箱中间隔加热，每次25-35min，直至去除气泡。

13、进一步，生物活性无机硅酸盐为硅酸钙，粒径小于5μm。

14、采用上述进一步方案的有益效果是：为保证生物活性无机硅酸盐在混合溶液中均匀的分散性，需要对生物活性无机硅酸盐粉末进行研磨过筛，粒径控制在5μm以下。

15、进一步，生物活性无机硅酸盐、去离子水与水凝胶前驱液的质量体积比为0.01-0.15:5-15:20-40。

16、进一步，生物活性无机硅酸盐、去离子水与水凝胶前驱液的质量体积比为0.1-0.15:10:30。

17、进一步，于50℃的水浴锅中的溶解。

18、进一步，步骤s3中，所述氯化钙溶液的浓度为0.4wt％，钙离子交联1-3h，用去离子水冲洗2-4次。

19、进一步，所述戊二醛溶液的浓度为0.6wt％，交联3-5h，用去离子水冲洗2-4次。

20、进一步，交联4h，用去离子水冲洗3次。

21、进一步，上述复合生物活性无机硅酸盐水凝胶、氯化钙溶液与戊二醛溶液的体积比为0.5-1.5:2-4:2-4。

22、进一步，合生物活性无机硅酸盐水凝胶、氯化钙溶液与戊二醛溶液的体积比为1:3:3。

23、进一步，于零下75-零下85℃下干燥20-30h。

24、进一步，于-80℃下干燥24h。

25、采用上述复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料的制备方法制得的复合生物活性无机硅酸盐水凝胶伤口敷料。

26、综上所述，本发明具有以下有益效果：

27、1、本发明利用海藻酸钠与二价阳离子(如ca2+、mg2+、mn2+等)交联剂交联，在生理条件下更易于凝胶化，由于海藻酸钠水凝胶线性阴离子多糖的性质，选择ca2+对其进行交联处理，钙离子可以取代海藻酸钠中的钠离子形成海藻酸钙，而海藻酸钙不溶于水，从而形成凝胶，形成动态共价键交联的水凝胶网络；进一步引入戊二醛与明胶发生希夫碱反应，形成醛缩合键，增强水凝胶网络结合的紧密程度和赋予强大的细胞黏附行为，适合于动态的伤口治疗。通过氢键以及稳定的醛缩合键作用制备的物理化学双交联的水凝胶网络结构不仅结合了天然材料优异的生物性能，还能增强了水凝胶的机械性能、溶胀性能，从而形成动态交联的水凝胶多功能网络结构。

28、2、聚乙烯醇具有稳定的化学性质、优异的水溶性和机械性，聚乙烯醇的加入改善了材料的机械性能，并有助于调节被封装生物分子的释放。此外，硅酸盐基生物材料可以增强成纤维细胞的生长因子分泌，从而进一步促进伤口愈合和皮肤再生。如加入硅酸钙可以通过释放硅离子来促进血管化和组织再生。以生物活性无机硅酸盐作为凝胶生长因子，增强了凝胶的力学性能。

29、3、本发明制备方法简单，对反应要求低，有利于大规模生产。通过本发明所提供的方法制得的水凝胶具有吸收渗出物，保持潮湿的环境并增强与组织的相互作用，促进了新生血管的生成，最大程度上提高了l929成纤维细胞的增殖率和迁移率，促进成纤维细胞的增殖，从而加速伤口愈合和组织再生，并且还具有促进胶原蛋白分泌增加和良好的生物相容性的优点。同时动物实验研究证实了该水凝胶促进伤口更快愈合的明显潜力，组织学研究进一步证实了血管发育和胶原沉积促进愈合进展。因此，该支架具有巨大的潜力，可用于慢性伤口治疗。