[发明专利]石墨烯增强水凝胶、石墨烯增强水凝胶细菌载体及制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种石墨烯增强水凝胶、石墨烯增强水凝胶细菌载体及制备方法和应用，涉及生物医用材料技术领域，所述石墨烯增强水凝胶包括按质量百分比计的如下组分：双亲性石墨烯0.1‑5％，乳酸钠0.25‑3％，海藻酸钙0.5‑5％，余量为水。本发明提供的石墨烯增强水凝胶不仅具有优异的生物相容性，而且具有优异的力学特性和保水稳定性，同时还能够阻碍氧气的渗透率，延长厌氧菌群的体外保存时间，能够作为细菌药物的载体使用，能够有效扩大水凝胶的应用范围。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，尤其是涉及一种石墨烯增强水凝胶、石墨烯增强水凝胶细菌载体及制备方法和应用。

背景技术

水凝胶是一种网状结构的亲水性聚合材料，亲水性聚合物链通过交联而形成三维固体，水则充当分散介质。水凝胶材料具有极好的生物兼容性和离子传送能力，从而使之有被广泛运用于仿生材料和人造组织等医学领域的潜力。

海藻酸钠是一种天然存在的共聚物，以其能够与Ca²⁺等多价金属离子的胶凝特性而闻名。它作为一种天然、低成本、易得的多糖，具有良好的生物相容性，已被广泛应用于食品工业中，并受到了广泛的关注。海藻酸钠与二价阳离子交联形成的水凝胶体系具有吸水、保水、缓释、对机体温等诸多优点。但海藻酸钠因其较差的力学性能和热性能限制了其在生物医用材料领域的应用。

有鉴于此，特提出发明。

发明内容

本发明的目的之一在于提供一种石墨烯增强水凝胶，以解决现有海藻酸钠与二价阳离子交联形成的水凝胶体系的力学性能和热性能较差，限制了其在生物材料领域应用的技术问题。

本发明提供的石墨烯增强水凝胶，包括按质量百分比计的如下组分：双亲性石墨烯0.1-5％，乳酸钠0.25-3％，海藻酸钙0.5-5％，余量为水。

进一步地，所述双亲性石墨烯主要由含羧基的亲水性聚合物通过二异氰酸酯连接到氧化石墨烯表面制备得到；

优选地，所述双亲性石墨烯按照以下步骤制备而成：

将二异氰酸酯修饰到氧化石墨烯表面，然后加入含羧基亲水性聚合物，使得含羧基亲水性聚合物的羧基与氧化石墨烯表面的二异氰酸酯反应，得到双亲性石墨烯。

所述含羧基的聚合物包括聚丙烯酸、聚丙烯酸-聚乙二醇嵌段共聚物或聚丙烯酸-聚乙二醇单甲醚嵌段共聚物中的至少一种；

优选地，聚丙烯酸的摩尔质量为2000-50000g/mol，优选为4000-6000；

优选地，聚丙烯酸-聚乙二醇嵌段共聚物中，聚乙二醇嵌段的摩尔质量为2000-5000g/mol，聚丙烯酸嵌段的摩尔质量为1000-10000g/mol；

优选地，聚丙烯酸-聚乙二醇单甲醚嵌段共聚物中，聚乙二醇单甲醚嵌段的摩尔质量为2000-5000g/mol，聚丙烯酸嵌段的摩尔质量为 1000-10000g/mol。

本发明的目的之二在于提供一种石墨烯增强水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

将双亲性石墨烯加入到海藻酸钠溶液中，然后加入乳酸钙溶液，得到石墨烯增强水凝胶。

本发明的目的之三在于提供上述石墨烯增强水凝胶在制备细菌、药物或基因载体中的应用。

本发明的目的之四在于提供一种石墨烯增强水凝胶细菌载体，包括本发明目的之一提供的石墨烯增强水凝胶和细菌，所述细菌负载于所述石墨烯增强水凝胶中。

进一步地，所述细菌包括干酪乳杆菌、嗜酸乳杆菌、乳酸菌、嗜粘蛋白-阿克曼式菌种或粪菌中的至少一种；

优选地，所述粪菌为肠道粪便细菌提取物；

优选地，所述细菌在所述石墨烯增强水凝胶中的活度为1-10U。