[发明专利]一种电气石颗粒复合水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种电气石颗粒复合水凝胶及其制备方法和应用。本发明将电气石颗粒作为功能性添加剂，引入到壳聚糖和聚乙烯醇组成的水凝胶基质中，结合反复冻融的方法，通过电气石颗粒增强物理交联，并调控水凝胶表面荷电分布、抗菌和刺激细胞增殖的功能，无需引入化学交联剂即可制备出具有三维网络结构的生物相容性良好、体外凝血和抗菌效果显著的电气石/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶，可作为伤口敷料和人造软骨使用。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体是一种电气石颗粒复合水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

人类在社会活动的过程中，皮肤不可避免地会受到脱水、机械、化学损伤和微生物感染等创伤的伤害。当皮肤受损后，胶原纤维的组织结构就会被破坏，需要进行修复。在自身皮肤修复之前，性能良好的伤口敷料可以用来暂时替代皮肤，为创伤面提供一个良好的环境，促进伤口愈合。理想的伤口敷料应当具有以下功能：(1)良好的透气、保湿性；(2)易于粘附创伤组织；(3)柔软并具有一定的力学强度；(4)止血、抗菌效果显著；(5)良好的生物相容性。

通过氢键、共价键和静电等作用交联而成的水凝胶具有三维网络结构，可以在水中溶胀而不失去结构的完整性，其柔软性、透气性和吸液保液性良好，可以吸收创伤组织面的渗出组织液并保持伤口周围环境的湿润；并且使用方便，伤口愈合后易于与组织面脱离，减轻患者疼痛。壳聚糖无毒、无抗原、无溶血效应，具有良好的粘附性和生物相容性，同时具备止血凝血、抗菌消炎等多种功能。聚乙烯醇不仅具有优异的力学性能，而且其生物可降解性、热稳定性和生物相容性显著。将壳聚糖与聚乙烯醇共混制备的壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶能结合各自的优点，在伤口敷料领域应用广泛。

壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶中的氨基带正电荷，会通过静电作用促进带负电荷的红细胞粘附，诱导血小板的聚集和活化，从而促进凝血。但是内源性凝血需要负电荷激活，水凝胶的止血效率还有提升的空间。壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶虽然具有主动抗菌的性能，但是抗菌效果十分有限。目前大多数水凝胶在制备的过程中会引入化学交联剂，交联剂具有一定的毒性会影响水凝胶的生物相容性。申请号为202111178160.1的文献公布了一种改性壳聚糖-聚乙烯醇复合抗菌水凝胶及其制备方法，该复合水凝胶以二异氰酸酯作为交联剂，水凝胶具有良好的机械性能和抗菌效果。文献《Chen H L,Cheng J W,Ran L X,et al.Aninjectable self-healing hydrogel with adhesive and antibacterial propertieseffectively promotes wound healing[J].Carbohydrate polymers,2018,201:522-531.》中通过构建壳聚糖和氧化魔芋糖苷之间形成席夫碱键，制备了一种可注射型水凝胶材料，该水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出显著的抗菌作用，并且动物实验表明该水凝胶材料具有促进伤口愈合的作用。上述研究制备的水凝胶均采用化学交联的方法实现分子链之间的交联，但是化学交联的方式是不可逆的，而且化学交联剂的引入会对水凝胶的生物相容性造成影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是，提供一种电气石颗粒复合水凝胶及其制备方法和应用。

本发明解决所述方法技术问题的技术方案是，提供一种电气石颗粒复合水凝胶的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

(1)配置壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液；

(2)将壳聚糖溶液和聚乙烯醇溶液混合，搅拌均匀得到壳聚糖/聚乙烯醇溶液；

(3)将电气石颗粒加入到去离子水和冰乙酸的混合溶剂中，经过超声处理使电气石颗粒均匀分散于混合溶剂中，制备电气石颗粒悬浊液；

(4)在超声、搅拌处理的同时，将电气石颗粒悬浊液逐滴加入到壳聚糖/聚乙烯醇溶液中，然后再继续超声、搅拌处理使电气石颗粒分散均匀，得到电气石/壳聚糖/聚乙烯醇混合液；