[发明专利]一种复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种复合水凝胶，包括阿霉素、一氧化碳前体、载体和水凝胶结构，阿霉素和一氧化碳前体负载于载体，载体负载于水凝胶结构；一氧化碳前体可释放一氧化碳，所述载体为具有光热转换性质的二维材料。本发明所述的复合水凝胶，具备光热治疗、气体和化学治疗的协同作用，可应用于术后创面的治疗，防止伤口感染和肿瘤复发。

技术领域

本发明属医用生物材料技术领域，具体涉及一种复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

皮肤癌是世界上最常见的恶性癌症之一，黑色素瘤是皮肤癌中罕见但是却极具浸润性的一种，近数十年来发病率及知识量都在逐渐增高。手术切除仍然是治疗皮肤癌的最常用方法，但手术会留下高度缺损的皮肤创面，并且为了防止肿瘤复发，手术须彻底切除所述癌变组织。但是，完全切除肿瘤组织很难实现，这也导致残留的肿瘤细胞易引起肿瘤复发。由于皮肤复杂的层次结构性质，手术造成的皮肤高度缺损创面容易被病原菌定植，造成细菌感染进而阻止了伤口愈合和皮肤再生。因此，构建一种材料能够同时解决黑色素瘤术后创面抗感染和防复发这两大难题，具有潜在的意义。

创伤后经常使用创面敷料例如纳米纤维、泡沫和水凝胶等来防止继发感染。相比于其他敷料，水凝胶可以给伤口营造合适湿度的环境，防止术后创面脱水和细菌入侵，更有利于伤口的回复。但是当伤口情况比较复杂时，单一的水凝胶结构仅具有单一的生物活性，创面修复的多重促进效果被限制，水凝胶仅起到覆盖伤口防止二次感染的作用，没有抗菌效果，无法使伤口恢复，因此需要引入药物促进创面的愈合。先前研究报道了许多CO增强化疗药物效果用于乳腺癌的研究，但是鲜有将光热、气体和化疗结合用于黑色素瘤术后创面，解决黑色素瘤术后创面抗感染和防复发问题的研究。

阿霉素(DOX)是蒽环类抗肿瘤抗生素中最常用、治疗效果确切的一种，广泛应用于各种癌症治疗中。DOX的抗癌机制总共有三种：1)通过插入DNA链损坏DNA阻碍其合成；2)诱导自由基的产生，影响线粒体的功能；3)改变钙离子的代谢。但是随着用药时间的增长，到肿瘤后期，肿瘤细胞可能对DOX产生抗药性，因为药物外排蛋白被肿瘤细胞过度表达，降低了在肿瘤细胞内的化疗药物浓度，从而降低其抗肿瘤疗效。

一氧化碳(CO)作为内源性血液代谢的代谢物，具有抗炎和抵抗细胞凋亡等作用，已有研究将其应用于疾病的气体治疗。CO可以显著提高实体肿瘤的血管渗透性，从而有助于肿瘤中抗癌药物的选择性积累，增强抗癌药物对癌细胞和线粒体毒性的治疗效果。但是，一氧化碳前体不稳定，需要合适的载体负载。

近年来，锗烯作为一种新型的二维单元素材料引起了人们的注意。作为二维材料，锗烯的表面易于官能化，且具有独特的大表面积结构，是一种理想的药物载体。除此之外，锗是一种拥有优秀的光热转换效率的光热剂，优于石墨烯和黑磷，且具有高温定型和良好的生物相容性。

光热治疗(PTT)作用是一种副作用很小的治疗策略，它通过直接加热细菌和肿瘤细胞，对细菌和细胞造成不可逆的伤害。除此之外，光热治疗还可以介导一氧化碳的释放，以及促进药物的释放。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的缺点与不足，提供一种复合水凝胶，具备光热治疗、气体和化学治疗的协同作用，可应用于术后创面的治疗，防止伤口感染和肿瘤复发。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种复合水凝胶，包括阿霉素、一氧化碳前体、载体和水凝胶结构，阿霉素和一氧化碳前体负载于所述载体，所述载体负载于所述水凝胶结构；所述一氧化碳前体可释放一氧化碳，所述载体为具有光热转换性质的二维材料。