[发明专利]具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，先制备具有荧光效应的海藻酸钙凝胶，将其浸入包含铜离子的溶液中，得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料；再将该凝胶材料中的铜离子释放，得到具有荧光效应的海藻酸钙基凝胶材料。该方法利用海藻酸钠分别对钙离子和铜离子具有不同的响应性，使制备的凝胶材料具有荧光可逆效应；荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料应用于抗菌敷料时，释放铜离子抗菌的同时，使凝胶材料表现出荧光效应，实现了通过荧光可逆响应来智能监测敷料抗菌作用的效果。本发明的凝胶材料还兼具优异的抗菌性能和力学性能，且制备方法温和，工艺过程简单，对操作环境要求低，可快速批量制备，适合工业化生产。

技术领域

本发明涉及凝胶材料技术领域，尤其涉及一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用。

背景技术

新型医用敷料主要包括凝胶薄膜类、水凝胶类、藻酸盐类、泡沫类、水胶体类和药用类等，水凝胶材料因其含水量大、吸水性强、表面光滑不粘连伤口、良好的生物相容性等优点，在促进伤口愈合方面表现出独特的优势，被广泛应用于新型医用敷料的领域。如水凝胶高含水量的特性可持续为伤口提供湿润环境，并能促进伤口自溶性清创；水凝胶特殊的三维空间结构可提供高度模拟细胞外基质的微环境；其规则的孔隙可为细胞的增殖提供更大的有效面积，促使纤维细胞迅速附着、扩散和增殖，良好的刺激响应性可实现药物的负载和缓释。

水凝胶质软可以与不规则创面紧密贴合，但力学性能较差且单一化学组分极大的限制了水凝胶敷料的功能与应用，往往需要通过与其它材料共混和多层敷料进行辅助治疗，从而在提高力学强度的同时将多种材料的性能有效结合。但是此种方法可能会影响水凝胶材料的自身性能，且多材料结合提高了生产成本和工艺难度。

此外，荧光水凝胶因其具有稳定的荧光效果，可应用于生物成像、荧光检测、光学器件和光动力治疗、光催化等领域。发明专利(申请号为CN201610060548.4)公开了一种高强度荧光水凝胶及其制备方法，采用碳原子点作为荧光物质，掺杂与聚丙烯酰胺/海藻酸钠复合水凝胶材料中，得到共价/离子键交联的双互穿型高强度荧光水凝胶材料；但是该凝胶材料在制备过程中，需要添加交联剂、引发剂过硫酸铵等物质，具有强氧化性和腐蚀性，不利于荧光水凝胶在生物医用领域的应用；且该该制备工艺过于繁琐，难以控制凝胶的成型过程、结构的均匀性，不适合大量生产。现有技术中，少有研究将荧光水凝胶实现可逆响应，并应用于医用敷料和抗菌领域，对凝胶的效果发挥荧光监测的作用。

有鉴于此，有必要设计一种改进的具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，利用海藻酸钠分子分别对钙离子和铜离子具有不同的响应性，实现对凝胶敷料力学性能和对荧光性能的多重调控；制备的凝胶作为敷料应用时不仅具有抗菌功能，还可以通过荧光可逆响应实现智能监测敷料抗菌作用的效果，且凝胶材料的力学性能可控。

为实现上述发明目的，本发明提供了一种具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法及应用，其中，具有荧光可逆效应的海藻酸钙基凝胶材料的制备方法包括以下步骤：

S1、制备具有荧光效应的海藻酸钙凝胶；

S2、将步骤S1得到的所述海藻酸钙凝胶浸入包含铜离子的溶液中，交联得到荧光淬灭的海藻酸钙基凝胶材料；所述包含铜离子的溶液中的铜离子浓度为0.05～4mol/L；

S3、将步骤S2所述的海藻酸钙基凝胶材料中的铜离子释放，得到具有荧光效应的海藻酸钙基凝胶材料。

作为本发明的进一步改进，在步骤S1中，所述海藻酸钙凝胶的制备工艺包括：将包含海藻酸钠的溶液进行注模干燥，得到凝胶薄膜，再将所述凝胶薄膜浸入包含钙离子的溶液中，制得所述海藻酸钙凝胶；所述包含钙离子的溶液中的钙离子浓度为0.05～4mol/L。