具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶、其制法与应用

本发明涉及一种粘附性可注射水凝胶，具体涉及一种三维培养成纤维细胞用的、同时具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶及其制备方法与应用，属于组织工程材料制备。

背景技术：

1、创伤或手术损伤后皮肤伤口的闭合和修复具有重要的临床和研究意义。传统的皮肤伤口敷料可能诱发高感染率、炎症反应、形成瘢痕组织，影响皮肤伤口愈合。因此，临床上对可以替代皮肤伤口修复中传统闭合技术的伤口敷料进行了很多研究。

2、随着材料科学和生物医学的发展，组织工程已发展成为治疗皮肤损伤的一种新的有效方法。组织工程是一个多学科领域，通过结合生物学、医学、和工程领域的原理，开发用于替代生物组织的产品，并将其用于恢复受到损伤的组织的功能，为组织创建和修复提供新的解决方案。相较于其他组织修复技术和传统治疗方法，利用三维支架材料为细胞提供适宜生存的微环境，在组织工程修复器官和组织方面有诸多优势。

3、水凝胶是具有三维网络结构以及可调节的物理和化学特性的软质材料。水凝胶柔软、弹性的特性使涂抹和去除变得容易，其透明性使伤口可见，而无需去除敷料。它们还提供清凉、舒缓的作用，可减轻患者的疼痛。水凝胶敷料可以提供一个潮湿的愈合环境，促进坏死组织的自溶性清创，促进伤口愈合。但是，在日常生活中不可避免地会出现各种类型的伤口。其中开放性伤口会延长愈合时间并增加感染风险。因此，有必要使用粘性伤口敷料来密封伤口防止血液流出并避免细菌入侵。此外，具有良好抗炎和抗菌性能的水凝胶也可以加速伤口愈合。

4、透明质酸具有良好的生物相容性、可生物降解性、低免疫原性和易修饰等优点，在机体的流变学、结构、生理和生物学功能中发挥重要作用。但透明质酸的局限性之一是在组织内迅速降解，停留时间短。因此，透明质酸的化学交联对于增加化合物的停留时间是非常重要的。透明质酸含有顺二醇基团的碳-碳键，很容易被高碘酸钠氧化生成反应性醛基，但醛基修饰的透明质酸的缺点是不能自凝胶。

技术实现思路

1、本发明的主要目的在于提供一种具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶及其制备方法，以克服现有技术中的不足。

2、本发明的另一个目的在于提供所述具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶的应用。

3、为实现上述发明目的，本发明采用了如下技术方案：

4、本发明实施例提供了一种具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其包括：

5、将醛基修饰到透明质酸上，获得醛基修饰的氧化透明质酸，将甲基丙烯酸酯修饰到氧化透明质酸上，获得甲基丙烯酸酯修饰的氧化透明质酸甲基丙烯酸酯；

6、使橙皮素与具有中空结构的二氧化铈纳米粒子共混，获得负载橙皮素的二氧化铈纳米粒子；

7、将所述甲基丙烯酸酯修饰的氧化透明质酸甲基丙烯酸酯与负载橙皮素的二氧化铈纳米粒子进行共混，在光引发剂存在下，进行光交联共聚，制得具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶。

8、本发明实施例还提供了由前述制备方法制得的具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶。

9、本发明实施例还提供了所述具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶于细胞培养或组织工程等领域中的用途。

10、较之现有技术，本发明的有益效果在于：

11、本发明的制备方法通过对醛基修饰的透明质酸进行甲基丙烯酸酯改性，制得了一种粘附性可注射水凝胶，该水凝胶不仅可以根据伤口的形状来制备伤口敷料，而且水凝胶中的醛基可以与组织表面的官能团反应形成席夫碱键，增加粘附强度。同时，水凝胶中的羟基与组织表面的官能团在界面处形成的氢键相互作用力也可以增加粘附强度。这种粘附性可注射水凝胶能够粘附在宿主组织上，吸收伤口渗出物并保持伤口湿润加快皮肤伤口愈合速度，提高伤口愈合效果。

技术特征：

1.一种具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：采用高碘酸钠对透明质酸进行氧化，获得醛基修饰的氧化透明质酸，具体的，所述制备方法包括：将高碘酸钠与透明质酸混合均匀，并于0～10℃下反应4～8h，获得醛基修饰的氧化透明质酸；

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将透明质酸完全溶解于第一溶剂中混合均匀形成第一混合体系，使所述第一混合体系于0～10℃下反应30～60min，之后加入高碘酸钠，混合均匀形成第二混合体系，使所述第二混合体系于0～10℃下进行高碘酸钠氧化反应，反应时间为4～8h，反应结束后，向第二混合体系中加入第二溶剂，混合均匀形成第三混合体系，使所述第三混合体系于0～10℃下终止高碘酸钠氧化，反应时间为2～6h，获得醛基修饰的氧化透明质酸；

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于还包括：所述第二混合体系和第三混合体系的反应过程需要在黑暗条件下进行反应，在所述第三混合体系的反应结束后，对所获反应混合物进行透析2～3天，优选的，所述透析采用的透析膜的截留分子量为3.5～14kda，之后冷冻干燥，获得醛基修饰的氧化透明质酸；

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：采用溶剂热法，以二氧化硅为模板，获得具有核壳结构的二氧化铈纳米粒子，之后采用氢氧化钠溶液刻蚀所述具有核壳结构的二氧化铈纳米粒子，获得具有中空结构的二氧化铈纳米粒子，优选的，所述具有中空结构的二氧化铈纳米粒子的粒径为70～100nm。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将第一溶剂、第五溶剂、第六溶剂混合均匀形成第七混合体系，将第七混合体系由室温加热至50～80℃，反应10～30min，之后将第六溶剂和第七溶剂混合均匀后加入第七混合体系中形成第八混合体系，反应4～8h，反应结束后，对第八混合体系进行离心，之后对离心后的沉淀进行干燥，获得二氧化硅纳米粒子；

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述第五溶剂包括氢氧化铵，所述第六溶剂包括无水乙醇，所述第七溶剂包括硅酸乙酯；

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述第八混合体系进行离心的过程中，转速为7000～10000rpm，离心时间为10～30min，之后使用第六溶剂清洗离心后的沉淀，将沉淀置于50～80℃的干燥箱中10～16h，获得二氧化硅纳米粒子；

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，包括：将橙皮素完全溶解于第六溶剂中混合均匀形成第十三混合体系，之后将具有中空结构的二氧化铈纳米粒子加入第十三混合体系中形成第十四混合体系，将第十四混合体系置于恒温振荡器中，反应24～36h，反应结束后对第十四混合体系进行离心，之后冷冻干燥，获得负载橙皮素的二氧化铈纳米粒子；

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，具体包括：将所述甲基丙烯酸酯修饰的氧化透明质酸甲基丙烯酸酯与负载橙皮素的二氧化铈纳米粒子于磷酸盐缓冲溶液中混合均匀，加入光引发剂，形成光引发反应体系，采用功率为7～20w、波长为330～380nm的紫外光进行照射15～60s，进行光交联共聚，制得所述具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶；

11.由权利要求1-10中任一项所述制备方法制得的具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶；所述粘附性可注射水凝胶包括聚合物基质、负载橙皮素的二氧化铈纳米粒子和水，所述聚合物基质由结构如式(2)所示的聚合物形成：

12.根据权利要求11所述的具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶，其特征在于：所述粘附性可注射水凝胶具有多孔结构，其中所含孔洞的孔径为50～150μm；优选的，所述粘附性可注射水凝胶的粘附强度为4.3～6.7kpa。

13.权利要求11或12所述的具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶于细胞培养或组织工程领域中的用途。

技术总结本发明公开了一种具有抗炎、抗菌作用的粘附性可注射水凝胶、其制法与应用。所述制法包括：将醛基修饰到透明质酸上，获得醛基修饰的氧化透明质酸，将甲基丙烯酸酯修饰到氧化透明质酸上，获得甲基丙烯酸酯修饰的氧化透明质酸甲基丙烯酸酯；使橙皮素与具有中空结构的二氧化铈纳米粒子共混，获得负载橙皮素的二氧化铈纳米粒子；将其与甲基丙烯酸酯修饰的氧化透明质酸甲基丙烯酸酯进行共混，在光引发剂存在下进行光交联共聚，制得粘附性可注射水凝胶。本发明所获水凝胶具有抗炎抗菌和粘附性能、成胶时间短、生物相容性好、无毒性、可给细胞提供与细胞外基质相似的生理微环境，提高成纤维细胞在三维水凝胶支架上的粘附和增殖，促进皮肤损伤修复。技术研发人员：裴仁军,高童,张雅洁受保护的技术使用者：中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所技术研发日：技术公布日：2024/6/18