一种可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶及其制备方法和应用

本发明涉及药物缓释，具体涉及一种可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、慢性牙周炎是一种以牙周微生物为起始因子，宿主免疫防御反应参与的多因素慢性破坏性炎症性疾病。是造成成年人牙齿缺失的最主要原因，是一个全球范围内影响重大的公共卫生问题。牙周病也被认为是包括心血管疾病、癌症、慢性呼吸系统疾病和糖尿病在内的几种慢性非传染性疾病的危险因素之一。牙龈卟啉单胞菌被认为是慢性牙周炎的主要病原菌，可通过其菌毛及多种成分侵入牙龈上皮细胞和成骨细胞，逃避宿主的免疫防御机制，最终导致微生物群落紊乱、破坏性牙周炎症和牙槽骨丢失。由于慢性牙周炎的牙周深袋和复杂的根分叉解剖结构难以进行完善的机械清洁刮治，传统的牙周炎治疗建议在机械清洁的同时使用抗生素或抗菌剂去除残留的菌斑和生物膜。但是侵入性的机械刮治费时费力，技术敏感性高，且在组织缺损再生修复方面效果不佳，还可能会导致牙齿敏感和牙齿局部损伤等副作用。目前的抗生素局部给药系统容易产生耐药、半衰期短、牙周再生效果不理想，而常用的口腔抗菌剂如氯己定及双氧水具有较强的细胞毒性，不利于牙周再生，因此迫切需要更好的牙周用药策略。

2、二氧化氯(chlorine dioxide，cd，分子式clo2)具有仅次于臭氧的强氧化性。以氧化反应而非氯化反应发挥消毒功能，几乎不生成有毒副产物，而被认作一种高效安全的消毒剂。clo2在较低浓度下即具有较好的杀菌效果，同时具有强扩散性和渗透性，使其在清除牙周深袋中的厌氧菌及顽固性生物膜相对于其他抗菌消毒剂具有更强的潜力。然而，液态二氧化氯制剂稳定性较差，低浓度二氧化氯溶液在开封后其有效成分会迅速挥发而失效，这可能是市场上的二氧化氯漱口水与其他消毒剂相比显得作用不佳的原因；高浓度二氧化氯使用时不易控制二氧化氯气体的释放速度，容易爆发释放，并对呼吸系统有刺激，有细胞毒性，不能直接应用于体内。

3、天然聚合物和合成聚合物都可用于制备水凝胶，天然来源的细胞外基质成分更有利于牙周组织的再生和重建。天然高分子聚合物主要包括蛋白质类和植物提取的多糖类，如明胶、壳聚糖、海藻酸盐等。由于天然高分子聚合物机械性能及稳定性普遍较差，经常需要进行交联或者改性以增强其机械性能和稳定性，常用方法包括简单、无毒的化学交联剂和用于交联的酶。目前的二氧化氯缓释凝胶成分为合成高分子凝胶，难降解，不利于牙周再生，不能直接应用于口腔感染性骨缺损疾病的治疗。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供一种可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶及其制备方法和应用，利用牛血清白蛋白和明胶两种蛋白质天然聚合物生物相容性好、易于成胶、对温度敏感等特点，无需额外添加交联剂，构筑了可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶。

2、为实现上述目的，本发明提供的技术方案如下：

3、一种可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶，包含二氧化氯以及包埋二氧化氯的包埋材料，所述的包埋材料为牛血清白蛋白(bsa)和明胶(gelatin)经蛋白热聚合后所得的水凝胶；其中，所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶中牛血清蛋白质量分数占比为2.4％，明胶质量分数占比为15％，二氧化氯质量分数占比为0.020-0.030％(在所得产品中二氧化氯终浓度为200-300ppm)。

4、如上所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，包含以下操作步骤：

5、(1)将二氧化氯(clo2)溶液(cd)加入牛血清白蛋白原液(bsa)中混匀，静置4-6分钟，待其颜色不再发生变化，再加入二氧化氯(clo2)溶液混匀，静置4-6分钟，待其颜色不再发生变化后加入明胶原液(gel)混合均匀；

6、(2)将步骤(1)中混合均匀后所得溶液进行蛋白热聚合，直至溶液完全变成不透明，冷冻过夜，形成cd/bsa/gel水凝胶，即为可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶。

7、优选地，步骤(1)中所述的牛血清白蛋白原液质量浓度为24％，为牛血清白蛋白粉溶于去离子水所得；所述的明胶原液为明胶溶于去离子水后所得，所述明胶原液质量浓度为30％。

8、优选地，步骤(1)中二氧化氯(clo2)溶液(cd)、牛血清白蛋白原液(bsa)和明胶(gel)添加总体积比为二氧化氯(clo2)溶液(cd)：牛血清白蛋白原液(bsa)：明胶(gelatin)＝4:1:5；其中，二氧化氯(clo2)溶液(cd)分2次添加，先按二氧化氯(clo2)：牛血清白蛋白原液(bsa)＝10％:10％体积比添加，第二次添加二氧化氯为总体积30％，此处体积分数以总液体量为基准。

9、优选地，步骤(1)中所述步骤(1)中二氧化氯(clo2)溶液浓度为1800-2500ppm。

10、优选地，步骤(2)中所述的蛋白热聚合为95℃聚合2-3分钟。

11、优选地，步骤(2)中所述的冷冻过夜为放入4℃的冰箱中过夜。

12、如上所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶在治疗牙周炎药物中的应用。

13、与现有技术相比，本发明的有益效果：

14、本发明通过调节牛血清白蛋白、明胶和二氧化氯之间的配比，以及各原料添加的顺序，制备利用蛋白热聚合及clo2对蛋白质的氧化作用发生物理化学双交联，无需额外添加任何交联剂，安全、简便、成本低、易于实现并转化临床；制备所得可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶可对环境温度和蛋白酶响应性释放clo2，在体温和酶作用下完全降解，对免疫逃逸的胞内牙龈卟啉单胞菌及其生物膜均有极佳抗菌效果，在构建的牙周炎动物模型验证具有抗炎、促牙槽骨再生作用，有望应用于牙周炎及种植体周围炎的局部药物治疗。

技术特征：

1.一种可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶，其特征在于：可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶包含二氧化氯以及包埋二氧化氯的包埋材料，所述的包埋材料为牛血清白蛋白和明胶经蛋白热聚合后所得的水凝胶；其中，所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶中牛血清蛋白质量分数占比为2.4％，明胶质量分数占比为15％，二氧化氯质量分数占比为0.020-0.030％。

2.一种如权利要求1所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于，包含以下操作步骤：

3.根据权利要求2所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述的牛血清白蛋白原液质量浓度为24％，为牛血清白蛋白粉溶于去离子水所得；所述的明胶原液为明胶溶于去离子水后所得，所述明胶原液质量浓度为30％。

4.根据权利要求2所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中二氧化氯溶液、牛血清白蛋白原液和明胶添加总体积比为二氧化氯溶液：牛血清白蛋白原液：明胶＝4:1:5；其中，二氧化氯溶液分2次添加，先按二氧化氯：牛血清白蛋白原液＝10％:10％体积比添加，第二次添加二氧化氯为总体积30％。

5.根据权利要求2所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(1)中所述步骤(1)中二氧化氯溶液浓度为1800-2500ppm。

6.根据权利要求2所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的蛋白热聚合为95℃聚合2-3分钟。

7.根据权利要求2所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的冷冻过夜为放入4℃的冰箱中过夜。

8.如权利要求1-7任一所述可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶在治疗牙周炎药物中的应用。

技术总结
本发明公开了一种可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶，包含二氧化氯以及包埋二氧化氯的包埋材料，所述的包埋材料为牛血清白蛋白和明胶经蛋白热聚合后所得的水凝胶；以及可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶的制备方法和应用。本发明通过调节牛血清白蛋白、明胶和二氧化氯之间的配比，以及各原料添加的顺序，利用蛋白热聚合及ClO<subgt;2</subgt;对蛋白质的氧化作用发生物理化学双交联，无需任何交联剂，安全、简便、成本低、易于实现并转化临床；制备所得可缓释二氧化氯的蛋白水凝胶对环境温度和蛋白酶响应性释放ClO<subgt;2</subgt;，在体温和酶作用下完全降解，对免疫逃逸的胞内牙龈卟啉单胞菌及其生物膜均有极佳抗菌效果，在构建的牙周炎动物模型验证具有抗炎、促牙槽骨再生作用。

技术研发人员：廖红兵,蒋兴禄,黄娴娴
受保护的技术使用者：广西医科大学
技术研发日：
技术公布日：2024/12/17