一种高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及医用高分子材料，具体的涉及一种高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、皮肤作为人体最大的器官，在防止环境破坏、微生物入侵和脱水方面起着至关重要的作用。由于皮肤长时间裸露于外界环境中，所以容易受到伤害。皮肤创面修复包括止血、炎症、增殖、重塑四个方面。如果皮肤受损并且不进行及时处理，容易造成微生物的入侵，病原微生物可以在伤口床上增殖繁衍，导致伤口感染，难以愈合。严重情况下甚至会出现组织损伤并引发如败血症等危及生命的并发症。因此当皮肤发生创伤时需伤口敷料对伤口进行处理。

2、传统的伤口敷料，如纱布和绷带，可以一定程度上保护伤口，但无法保证伤口长时间处于湿润状态，容易发生组织粘连，在换药时对伤口易造成二次损害。同时，抗生素作为抗菌材料，由于临床上大规模的使用，导致细菌产生耐药性。因此研发一种耐用、坚韧，同时具有表皮抗菌性能的理想伤口敷料成为该领域目前的发展方向与趋势。

3、传统的棉基伤口敷料，如纱布和绷带等，虽然可以抵御微生物的入侵，但易造成组织粘连，脱水和更换后易造成二次损伤，且不具有杀菌功能。水凝胶作为优秀的伤口敷料，其优势在于具有独特的三维网络结构，可以吸收多余的组织渗出物，提供最佳的氧气通透性，保持湿润的伤口环境，促进伤口愈合。多糖是一种来源广泛、具有良好生物相容性的天然高分子材料，是理想的水凝胶基质材料，具有潜在的生物材料应用前景。

4、与传统的棉基伤口敷料相比，多糖基水凝胶具有独特的三维网络结构，可以吸收多余的组织渗出物，提供最佳的氧气通透性，保持湿润的伤口环境，促进伤口愈合。同时多糖是一种来源广泛、具有良好生物相容性的天然高分子材料，是理想的水凝胶基质材料，具有潜在的生物材料应用前景。而多糖基水凝胶的缺点在于普遍机械性能较差，且一般不具有抗菌性能，通常需要负载抗生素进行杀菌。但在临床上抗生素的过度使用导致多种耐药微生物的出现，对人类健康构成了严重的威胁。目前针对多糖基水凝胶这两个缺点的研究中，这些修饰通常是分别进行的，导致水凝胶的制备和性能调节工艺复杂，成本较高。

技术实现思路

1、本发明的目的在于，针对现有的抗菌敷料机械性能和韧性较低、生物相容性差、长期使用会产生耐药性、制备工艺复杂、成本较高的问题，本发明提供了一种高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料及其制备方法和应用，采用羧甲基纤维素钠与赖氨酸进行化学交联，然后将水凝胶支架浸泡在聚赖氨酸(epl)中，通过静电相互作用形成物理交联网络，从而合成水凝胶。能够同时改善水凝胶的机械性能和抗菌性能，具有良好的生物相容性及抗菌性能，很难产生耐药性，同时制备工艺简单，耗时短，原料来源丰富且成本较低。

2、本发明的第一个目的是提供一种高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料，所述水凝胶创伤敷料是将羧甲基纤维素钠和赖氨酸交联形成水凝胶支架，然后将所述水凝胶支架浸泡在聚赖氨酸中，通过静电相互作用形成物理交联，得到水凝胶创伤敷料。

3、本发明的第二个目的是提供一种高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料的制备方法，包括以下步骤：

4、将羧甲基纤维素钠溶于水中，室温加入1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺进行活化，活化结束后加入赖氨酸反应，去除残留后得到羧甲基纤维素钠上羧基消耗20％或80％的cmc-ly水凝胶；

5、将cmc-ly水凝胶置于聚赖氨酸溶液中进行交联反应，反应结束后干燥得到水凝胶创伤敷料。

6、优选的，所述羧甲基纤维素钠的平均分子量为250000da，取代度为1.2，羧甲基纤维素钠和水的质量体积比为0.6g：10ml。

7、优选的，cmc-ly水凝胶制备过程中，当cmc上羧基消耗20％时：羧甲基纤维素钠、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺的质量比为4～8：1.2～1.8：0.2～0.5；当cmc上羧基消耗80％时：羧甲基纤维素钠、1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺的质量比为4～8：5～8：0.8～1.4。

8、优选的，cmc-ly水凝胶制备过程中，当cmc上羧基消耗20％时：羧甲基纤维素和赖氨酸的质量比为4～8：0.2～0.6；当cmc上羧基消耗80％时：羧甲基纤维素和赖氨酸的质量比为4～8：1.2～2.0。

9、优选的，cmc-ly水凝胶制备过程中，活化的时间为15min，反应的温度为25℃，反应的时间为5min；去除残留的方式为在硅胶模具中浇铸12h，在-80℃下冷冻干燥48h，然后在水中膨胀24h，再次冷冻干燥48h。

10、优选的，水凝胶创伤敷料制备过程中，cmc-ly水凝胶和聚赖氨酸溶液的质量比为50：4～8；聚赖氨酸溶液为聚赖氨酸水溶液，聚赖氨酸水溶液的浓度为5～8wt％，聚赖氨酸的粘度分子量为2000-5000da。

11、优选的，水凝胶创伤敷料制备过程中，交联反应的温度为20℃或80℃，时间为24h，干燥的方式为冷冻干燥，冷冻干燥的温度为-80℃，时间为24h。

12、本发明的第三个目的是提供上述高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料在制备皮肤创伤修复药物中的应用。

13、本发明的第四个目的是提供上述高韧性的抗菌水凝胶创伤敷料在制备抑菌材料中的应用。

14、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

15、(1)本发明利用羧甲基纤维素钠(cmc)中的羧酸基(-coo-)或羧基和赖氨酸中的质子化氨基(-nh3+)在edc(1-乙基-3-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐)和nhs(n-羟基琥珀酰亚胺)存在的情况下形成了酰胺键，生成化学交联cmc-ly水凝胶。加入epl后，cmc-ly水凝胶中未反应的-cooθ与epl中的-nh3⊕发生静电相互作用，形成第二个物理交联网络，形成了具有双网络(dn)互穿结构的cmc-ly-epl水凝胶。能够同时改善水凝胶的机械性能和抗菌性能，具有良好的生物相容性及抗菌性能，很难产生耐药性，同时制备工艺简单，耗时短，原料来源丰富且成本较低。

16、(2)本发明epl是一种天然的广谱抗菌肽，具有高生物安全性和低耐药性，常用作食品添加剂，其中氨基带正电，可以对微生物(如革兰氏阴性菌、革兰氏阳性菌及真菌)造成生理伤害，并且不易产生耐药性，具有良好的广谱抗菌活性，对大多数革兰氏阳性菌、阴性菌和真菌具有很强的抑制作用，同时有助于消灭细菌赖以生存的生物膜。

17、(3)化学交联形成的水凝胶网络通常是脆性的，当施加应力时，会发生不可逆的网络破坏，永久的破坏水凝胶结构。本发明在水凝胶中引入可逆的物理交联网络可以有效地改善水凝胶的力学性能，使水凝胶在去除外加应力后能够自我恢复。dn水凝胶具有脆性网络，在变形过程中提供牺牲键，耗散能量，并提供机械强度和刚性，而柔软的第二网络可以穿透第一网络，吸收外部应力，承受变形，使水凝胶具有韧性。因此，加入epl可以改变水凝胶的力学性能，cmc-ly-epl水凝胶具有良好的柔韧性和抗压性。