水凝胶及其制备方法和应用

本发明属于功能材料，具体涉及一种水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、压力性损伤(pressure injury，pi)，又称压疮，是一个世界级的卫生保健问题，每年影响人数达数千人。随着国内外护理水平不断提升，近年来对压力性损伤重视度增加，故发病率有所下降，但仍居高位。

2、压力性损伤是由于身体局部，在长时间压力和剪切力的作用下，皮肤及皮下软组织受到压迫导致的局部微环境损伤、血液灌注不良、活动能力受限等影响而造成的局部损伤。压力性损伤发生后，创面的处理是治疗的关键。若处理不善易导致患者感染风险增加，尤其是昏迷、瘫痪等需长期卧床的患者，易加重其原发疾病，导致不良预后，降低患者的生活质量，给患者带来极大的痛苦，严重者甚至可危及生命。故护理压力性损伤创面、降低创面感染率、促进创面愈合是一个亟待解决的问题。

3、敷料作为辅助护理用品，能够在一定程度上保护压力性损伤创面。传统护理压力性损伤多采用无菌纱布、凡士林油纱为敷料，其价格低廉，但人工成本较高。近年来市面上推出了多款用于压力性损伤的新型敷料，主要有藻酸盐敷料、水胶体敷料、泡沫敷料、水凝胶敷料，有些敷料还联合了其他活性成分。不含活性成分的敷料无法支持伤口愈合，也无法提供抗菌环境；而现有的新型敷料活性成分复杂、材料昂贵导致成本较高，并且亲水性差、活性成分降解快导致换药周期短(24-48h)。因此，有必要研制一种敷料，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明的第一个目的，在于提供一种水凝胶，本发明的第二个目的，在于提供该水凝胶的制备方法，本发明的第三个目的，在于提供该水凝胶的应用。

2、根据本发明的第一个方面，提供了一种水凝胶，按重量份数计，其原料组成包括：改性明胶5-15份，改性ε-聚赖氨酸2-4份，红花多糖微球0-7份，溶剂100份；

3、改性明胶主要通过明胶接枝苯硼酸基团得到；

4、改性ε-聚赖氨酸主要通过ε-聚赖氨酸接枝邻苯二酚基团得到。

5、在一些实施方式中，改性明胶的制备方法包括如下步骤：

6、将明胶溶解于水中，得到明胶溶液；将3-氨基苯硼酸、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺溶解于由水和二甲基亚砜组成的溶液中，得到混合液，然后将混合液加入明胶溶液中，室温下搅拌反应1-4天，得到反应液，然后将反应液离心，取上清液进行纯化，得到改性明胶。

7、在一些实施方式中，改性ε-聚赖氨酸的制备方法包括如下步骤：

8、将ε-聚赖氨酸盐溶于水中，得到ε-聚赖氨酸盐溶液；将3,4-二羟基苯基丙酸溶于水中，得到3,4-二羟基苯基丙酸溶液；将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺溶于水中，得到edc-nhs溶液；然后将3,4-二羟基苯基丙酸溶液、edc-nhs溶液分别加入ε-聚赖氨酸盐溶液中，搅拌均匀，得到反应液，调节反应液ph至4.5-5.5，保护气体保护下避光搅拌反应20-24小时，反应结束后对反应产物进行纯化，得到改性ε-聚赖氨酸。

9、在一些实施方式中，红花多糖微球的制备方法包括如下步骤：

10、将红花多糖溶于水中，得到红花多糖溶液；然后将甲基丙烯酸酐加入红花多糖溶液中，0-4℃冰浴搅拌20-24h，得到反应液，然后将反应液ph调节至8-10，再将反应液用水透析3-5天，透析袋截留分子量为800-1000kda，将透析产物冻干，得到改性红花多糖；

11、将轻质液体石蜡与吐温80混合均匀，得到石蜡-吐温溶液；配制0.1％-0.2％蓝光引发剂溶液，随后加入改性明胶和改性红花多糖，搅拌至完全溶解，得到改性明胶-改性红花多糖溶液；用紫外线灯照射石蜡-吐温溶液并搅拌，然后向石蜡-吐温溶液内加入改性明胶-改性红花多糖溶液，形成水凝胶微球后进行离心，倒掉上层溶液仅保留微球，然后将微球进行清洗，得到红花多糖微球。

12、在一些实施方式中，溶剂为磷酸盐缓冲液，磷酸盐缓冲液由na2hpo4、kh2po4、nacl和kcl配制而成，ph为7.4。

13、在一些实施方式中，改性明胶的制备方法包括如下步骤：

14、以重量份数计，将1.0-2.0份明胶溶解于50-100份水中，在45-50℃下搅拌至完全溶解得到明胶溶液；将1.0-2.0份3-氨基苯硼酸、1.0-2.0份1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和0.5-1.0份n-羟基琥珀酰亚胺溶于10-20份由水和二甲基亚砜按照体积比1:1组成的溶液中，完全溶解后得到混合液，然后将混合液加入明胶溶液中，室温下搅拌反应1-4天，得到反应液，然后将反应液离心，取上清液进行纯化，得到改性明胶。

15、在一些实施方式中，改性ε-聚赖氨酸的制备方法包括如下步骤：

16、以重量份数计，将1.0-2.0份ε-聚赖氨酸盐溶于50-100份水中，得到ε-聚赖氨酸盐溶液；将1.0-2.0份3,4-二羟基苯基丙酸溶于10-30份水中，得到3,4-二羟基苯基丙酸溶液；将5-10份1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和0.5-2份n-羟基琥珀酰亚胺溶于10-20份水中，得到edc-nhs溶液；然后将3,4-二羟基苯基丙酸溶液、edc-nhs溶液分别加入ε-聚赖氨酸盐溶液中，搅拌均匀，得到反应液，调节反应液ph至4.5-5.5，保护气体保护下避光搅拌反应20-24小时，反应结束后对反应产物进行纯化，得到改性ε-聚赖氨酸。

17、在一些实施方式中，用1m稀盐酸溶液调节反应液ph至4.5-5.5。

18、在一些实施方式中，保护气体为氮气。

19、在一些实施方式中，红花多糖微球的制备方法包括如下步骤：

20、以重量份数计，将0.5-1.0份红花多糖溶于50-100份水中，得到红花多糖溶液，然后将0.5-1.0份甲基丙烯酸酐加入红花多糖溶液中，0-4℃冰浴搅拌20-24h，得到反应液，然后将反应液ph调节至8-10，再将反应液用水透析3-5天，透析袋截留分子量为800-1000kda，将透析产物冻干，得到改性红花多糖；

21、以重量份数计，将50-80份轻质液体石蜡与1-5份吐温80混合，搅拌均匀，得到石蜡-吐温溶液；配制0.5-2份0.1％-0.2％蓝光引发剂溶液，超声使粉末完全溶解，随后加入0.1-10份改性明胶和0.04-1份改性红花多糖，超声至完全溶解，得到改性明胶-改性红花多糖溶液；用紫外线灯照射石蜡-吐温溶液并搅拌，然后向石蜡-吐温溶液内加入改性明胶-改性红花多糖溶液，形成水凝胶微球后进行离心，倒掉上层溶液仅保留微球，然后将微球进行清洗，得到红花多糖微球。

22、在一些实施方式中，用0.1m盐酸或0.5m naoh溶液将反应液ph调节至8-10。

23、在一些实施方式中，蓝光引发剂溶液的溶质是苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)磷酸锂，溶剂是水。

24、在一些实施方式中，将微球依次用石油醚、乙醇、去离子水清洗。

25、根据本发明的第二个方面，提供了上述的水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

26、将改性明胶和改性ε-聚赖氨酸分别用溶剂溶解，得到改性明胶溶液和改性ε-聚赖氨酸溶液，随后将红花多糖微球分散于改性ε-聚赖氨酸溶液中，再与改性明胶溶液混合，即得。

27、在一些实施方式中，改性明胶溶液的浓度为20％-30％，改性ε-聚赖氨酸溶液的浓度为4％-8％，红花多糖微球与改性ε-聚赖氨酸溶液的料液比为(0.3-0.7)：5，改性明胶溶液和改性ε-聚赖氨酸溶液混合的体积比为1：1。这里所称的料液比是指红花多糖微球的质量与改性ε-聚赖氨酸溶液的体积之比。当红花多糖微球的质量的单位为g时，改性ε-聚赖氨酸溶液的体积的单位为ml。

28、根据本发明的第三个方面，提供了上述的水凝胶在制备用于压力性损伤创面的敷料中的应用。

29、与现有技术相比，本发明有益效果包括：

30、(1)本发明选用ε-聚赖氨酸(ε-pl)接枝邻苯二酚基团得到改性ε-聚赖氨酸(ε-pl-cat)，ε-pl提供抗菌性，邻苯二酚有良好的湿组织粘附性；选用明胶接枝苯硼酸基团，得到改性明胶(gelatin-pba)，gelatin-pba能够支持细胞生长，具备良好的生物相容性；选用红花多糖制成微球，以实现药效缓慢释放，促进血管再生；将以上三种成分按照比例复配形成水凝胶，该水凝胶由改性ε-聚赖氨酸中的邻苯二酚基团和改性明胶中的苯硼酸基团之间形成的硼酸酯键交联形成，硼酸酯键具有酸响应性，炎症积累导致创面ph值降低时可加速红花多糖微球从水凝胶内释放，且其交联形成的水凝胶，具有自愈合性、可注射性等，能够实现适应创面形状和持续性运动的目的。

31、(2)本发明的水凝胶成分选用ε-聚赖氨酸(ε-pl)，ε-pl是一种天然抗菌肽，不受ph值影响、热稳定型好(120℃，20min)、抑菌谱广、安全性高(急性口服毒性5g/kg)、成本低廉，能够提供良好的抗菌性。

32、(3)本发明采用中药红花(拉丁学名：carthamus tinctorius l.)的提取物红花多糖，利用了红花多糖抗氧化、免疫调节的活性作用，本发明先对红花多糖进行改性，使其接枝甲基丙烯基基团，然后将改性红花多糖制成微球，使其均匀分布于水凝胶中，实现药效缓慢释放的目的。