一种没食子酸修饰的白芨多糖水凝胶及其制备方法和用途与流程

本发明涉及水凝胶，具体涉及一种没食子酸修饰的白芨多糖水凝胶及其制备方法和用途。

背景技术：

1、细菌感染的慢性皮肤伤口，尤其是全厚度皮肤伤口，通常会导致脓肿和疼痛，甚至截肢和死亡，这无疑已成为医疗行业的一大挑战。目前，国内创伤治疗及临床手术中应用的医用材料部分具有免疫原性、机械性较差、使用不方便等缺点。国外市场上销售的同类产品价格高，性价比较低，难以在国内推广使用。临床上治疗感染伤口的主要策略仍然是使用抗生素。然而抗生素的过度使用通常会导致耐药菌株的出现，这使得染菌伤口的治疗效果越来越不令人满意。目前市场依然需求具有抗菌活性和强大再生能力的伤口敷料。

2、因此，如何增强医用材料促愈合和抗菌能力是本领域急需解决的技术问题。目前，发明专利cn 104436277a从白芨块茎中提取白芨多糖经真空冷冻干燥制作成疏松多孔状海绵材料用于外伤止血；专利cn 107349460a在高膨胀海绵表面喷涂一层白芨提取物白芨多糖制备了一种麻醉科医用止血海绵；专利cn108606971a利用从白芨中分离得到单体化合物白芨苷制作止血片，用于口服、注射或外用止血；专利cn 106267317a将白芨多糖、壳聚糖、醋酸溶液混合交联处理，经冷冻干燥制得高止血医用敷料。

3、但是，目前以白芨为原料的医用材料普遍采用白芨多糖制备，作用单一，在粘附、溶解以及伤口部位的成功使用等方面还存在一定的局限性。

技术实现思路

1、本发明的目的是针对现有技术中的不足，提供一种没食子酸修饰的白芨多糖水凝胶，该水凝胶具有更好的结构、力学、组织黏附和光热等理化性质，还具有较好的光热抗菌作用，而且该此水凝胶生物相容性好，细胞毒性低，无免疫原性，能够吸收大量的伤口渗液,有效促进创面的愈合。

2、本发明的目的通过下述技术方案实现：

3、一种没食子酸修饰的白芨多糖水凝胶，它以白芨多糖、没食子酸和贻贝粘蛋白为主要原料。

4、一种没食子酸修饰的白芨多糖水凝胶的制备方法，它包括以下制备步骤：

5、（1）对没食子酸进行活化反应，制备获得dma酯；

6、（2)将白芨多糖溶于dmso中，配制成白芨多糖溶液；

7、（3)将白芨多糖溶液与dma酯混合，静置，白芨多糖溶液中的羟基和dma酯的酯基发生酯交换反应，经过透析和冻干后得到ga-bsp聚合物冻干样品；

8、（4）将ga-bsp聚合物冻干样品溶于pbs缓冲溶液中，加入贻贝粘蛋白混匀，然后加入fecl3溶液，继续搅拌反应形成水凝胶。

9、具体的，所述步骤（1）中所述活化反应按照如下步骤进行：

10、（1.1)将没食子酸、dmap、edc.hcl 溶于dmso中，每100mldmso中加入0.5-3g没食子酸、0.5-3g dmap、1-5g edc.hcl，配制成混合溶液；

11、（1.2)在避光条件下进行活化反应，活化反应的温度为15-40℃，反应时间为0.5-3h，获得dma酯。

12、在edc.hcl介导的偶联反应中，没食子酸ga首先与edc.hcl反应，形成o-酰基酸中间体，该中间体在水溶液中高度不稳定且寿命短。为了提高edc.hcl介导的反应的接枝效率，将dmap加入反应体系。dmap与o-酰基酸中间体反应，生成比o-酰基酸更不易水解的dma酯。

13、具体的，所述步骤（2）中，将 白芨多糖溶于dmso中，每100mldmso中加入3-8g白芨多糖，溶解24-72h，配制成白芨多糖溶液。

14、具体的，所述步骤（3）中制备ga-bsp聚合物冻干样品按照如下步骤进行：

15、（3.1）将白芨多糖溶液与dma酯混合，静置，白芨多糖的羟基和dma酯的酯基发生酯交换反应，酯交换反应的温度为15-60℃，反应时间为12-36h，其中，混合时按照dma酯中的dmso与白芨多糖溶液中的dmso的体积比为（0.5-1）：1的比例进行混合；

16、（3.2）将酯交换反应的溶液经过透析和冻干后得到ga-bsp聚合物冻干样品。

17、具体的，步骤（3.1）白芨多糖溶液与dma酯混合时，需要将白芨多糖溶液缓慢滴加进dma酯中，过程需要低速搅拌，滴完即停止搅拌，搅拌速度为100-300r/min；

18、具体的，步骤（3.2）所述透析时使用截留分子量≤7000d的透析袋，透析处理时间为2-4天，透析过程中每天换水3-5次。

19、具体的，所述步骤（4）中制备水凝胶按照如下步骤进行：

20、（4.1）将0.05-0.3gga-bsp聚合物冻干样品溶于100ml pbs缓冲液中，获得ga-bsp聚合物溶液；

21、（4.2）将0.1-0.5g贻贝粘蛋白加入上述（4.1）的ga-bsp聚合物溶液中，搅拌混匀，得到混合液；

22、（4.3）将20mlfecl3溶液加入（4.2）的混合液中，继续搅拌反应，获得水凝胶。

23、通过步骤（4）水凝胶通过氢键（多糖和酚酸）和离子键（fe3+），形成了物理交联水凝胶。

24、具体的，所述步骤（4.1）pbs缓冲液的ph为6-8；步骤（4.3）fecl3溶液的浓度为：0.01-0.05mol/l。

25、一种没食子酸修饰的白芨多糖水凝胶的用途，将其用于慢性创伤以及包括烧伤、擦伤、手术创伤、撕裂伤、战场贯穿伤在内的急性创面。

26、优选的，使用时将本发明水凝胶暴露在近红外激光（nir）下进行使用。

27、特别的，当将本发明的水凝胶用于慢性创伤以及包括烧伤、擦伤、手术创伤、撕裂伤、战场贯穿伤在内的急性创面时，配合近红外激光（nir）使用，效果更佳。

28、白芨有收敛止血和消肿生肌等功效，白芨中的白芨多糖(bsp)不仅具有促进伤口愈合、止血和抑菌等多种药理作用，还是一种生物相容性好和可降解的天然生物材料。bsp是主要由葡萄糖和甘露糖以β糖苷键聚合而成的一种葡甘露聚糖，由于葡甘露聚糖的结构，bsp还被证明可以参与细胞间或细胞内信号转导，显示出增强免疫活性的典型能力。然而，值得注意的是，由于缺乏足够的官能团，天然多糖的应用是合成生物聚合物无法比拟的。

29、没食子酸ga以其强大的抗菌、抗炎、血管生成和抗氧化活性而闻名。ga修饰后的多糖可显示出更好的水溶性、热稳定性、结晶特性和抗菌活性。此外ga等酚酸类化合物由于存在多种类型的界面相互作用，可在潮湿条件下可提供强组织粘附。这是因为邻苯二酚或邻苯三酚等官能团与各种亲核物质（如胺、硫醇、咪唑等）具有较高的亲和力。因此，通过化学改性将ga接枝到bsp的糖链上，还可以改善bsp的组织粘附性和增强应用于染菌伤口愈合的能力。

30、贻贝粘蛋白(mfp)是一种生物相容性好，粘附性特别强大的原料。贻贝粘蛋白带正电荷，且贻贝粘蛋白本身也具备良好的抗菌和抗氧化性能，可以广泛应用于组织粘合剂等粘附性材料的研发中。具体的，本发明加入贻贝蛋白，一方面具有良好的生物相容性，在使用过程中，贻贝蛋白可以吸收水分从而使得白及多糖成分发挥药效；第二，贻贝蛋白第具有良好的粘接性，起到持续的修复创面的作用；第三，贻贝蛋白含有20%赖氨酸，使贻贝粘蛋白成为极少数的碱性蛋白（pi 9.5)，在生理环境下分子中带有大量的正电荷。大量正电荷的存在不仅能使其与ga修饰后的白芨多糖静电进行组装，使形成的水凝胶越稳定，而且大量正电荷的存在使细胞分子间存在电位差，形成分子间电位的电子流传导，产生人体神经网络的信处传递，提高健康与病态细胞的电位平衡，使病态细胞得到及时恢复，起到止痒作用，也可通过静电作用钝化神经末梢，达到止痒效果。

31、水凝胶是一种三维亲水性聚合物网络，其结构类似于细胞外基质（ecm），这赋予了它出色的生物相容性。同时，它还可以通过吸收伤口渗出物和保持潮湿环境来降低伤口感染的风险，这为改善受损组织的修复提供了良好的潜力。在形成水凝胶的过程中，fe3+物理交联是形成酚酸类接枝水凝胶的重要形式，这是因为，金属离子不仅可以与大分子化合物形成交联网络，促进水凝胶的形成，还可以提高水凝胶的韧性，金属离子价态越高，交联位点越多，形成的水凝胶也就越稳定，因此，本发明采用与fe3+交联的方式来提高制备水凝胶的成功率。更重要的是，部分多酚化合物能与fe3+络合形成黑色的螯合物，而这种黑色的螯合物在近红外区段有较强的吸收，从而产生近红外光热作用，这在一定程度上赋予了水凝胶更好的光热抗菌作用。

32、本发明的有益效果：本发明通过化学改性将没食子酸接枝到白芨多糖的糖链上制备ga-bsp聚合物，之后通过静电作用将贻贝粘蛋白连接于ga-bsp聚合物，再通过fe3+的物理交联制备ga-bsp水凝胶。该水凝胶不仅赋予了白芨多糖更好的结构、力学、组织黏附和光热等理化性质，还具有较好的光热抗菌作用。此水凝胶生物相容性好，细胞毒性低，无免疫原性，能够吸收大量的伤口渗液,保持创面的湿润有利于表皮细胞的增殖和迁移,且海绵状的多孔结构有利于创面分泌物的排除,避免细菌滋生能有效防止微生物对创面的感染，可以促进创面的愈合。本发明可用于急性创面包括烧伤、擦伤、手术创伤、撕裂伤、战场贯穿伤等疾病以及慢性创伤等疾病。