一种具有杀菌性能的复合水凝胶及其制备方法

本发明属于杀菌水凝胶，具体涉及一种具有杀菌性能的复合水凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、细菌对于人类健康的影响较为显著，当作为人体的第一大屏障皮肤受损时，机体很容易受到外界环境中细菌的感染，伤口一旦发生细菌感染，将严重阻碍伤口的愈合，对人体造成一定的伤害。细菌的感染往往呈现急性和慢性两种感染模式，细菌的不同感染行为，往往会对宿主产生不同的影响。急性感染下，细菌会引起宿主急性的炎症反应，而慢性感染下，细菌往往会形成生物被膜，对抗生素和宿主的免疫系统具有更强的耐受性，往往不易根治。

2、水凝胶通常由天然大分子或合成大分子经过一定的物理交联或化学交联得到一种含有大量水分的软材料，制备水凝胶的原料通常包括明胶、壳聚糖、海藻酸钠、聚乙烯醇和聚丙烯酰胺等。而聚乙烯醇(pva)溶液通过冻融循环一定次数得到的水凝胶具有无毒性、亲水性、化学稳定性、良好的力学性能、生物相容性和生物可降解性，它被广泛应用于生物组织修复领域的材料，而且其优异的力学性能与生物组织的力学强度高度匹配，因此在软骨修复和伤口愈合等领域展示出良好的应用效果。近年来，由于抗生素的使用导致了很多耐药微生物的出现，而pva水凝胶的具有多孔结构和高含水量，因此它可以负载大多数水溶性的抗菌和抗炎成分，这种负载抗菌药物的水凝胶不仅可以增强抗菌性能，而且可以长时间保持抗菌活性，从而降低了细菌产生耐药性的可能性。

3、目前，现有的研究中已经出现了许多具有杀菌能力的水凝胶，他们通过物理或化学交联的方法制备出水凝胶，在合成水凝胶的过程中中加入杀菌成分，例如银纳米颗粒、环丙沙星、万古霉素等抗生素抗菌药物，使水凝胶具备了一定的杀菌能力。但是这些杀菌凝胶也往往有一定的局限性，例如在水凝胶中负载银纳米颗粒等金属类杀菌物质可能会存在潜在的细胞毒性的问题；此外水凝胶敷料中负载抗生素等杀菌物质可能会导致细菌产生耐药性，从而增大了伤口愈合的难度。

4、因此，亟需设计一种新的具有杀菌作用的水凝胶，使得其具有良好的杀菌效果。

技术实现思路

1、本发明的目的是：解决现有技术中存在的问题，提供一种具有杀菌性能的复合水凝胶及其制备方法，采用pva水凝胶负载一定量的co32-，水凝胶表现出良好的杀菌效果，并且co32-对水凝胶的力学性能起到了一定的增强作用，在抗菌生物医用材料方面具有广泛的用途。

2、为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种具有杀菌性能的复合水凝胶，所述复合水凝胶通过在pva水凝胶中负载具有杀菌作用的碳酸根离子得到。

3、本发明还提供一种具有杀菌性能的复合水凝胶的制备方法，包括以下制备步骤：

4、s1、将pva颗粒通过加热搅拌充分溶解在去离子水中得到pva溶液，超声除去溶液中的气泡，得到pva溶液；

5、s2、将得到的pva溶液倒入模具中，在-20~25℃的条件下冻融循环3次后得到pva水凝胶；将上述制备好的pva水凝胶浸泡在浓度为0.5~2m的碳酸钠溶液中，充分浸泡至饱和状态后，最终得到具有良好杀菌性能的pva复合水凝胶。

6、进一步地，所述步骤s2中，pva溶液的浓度为10wt%。

7、进一步地，所述步骤s2中，加热搅拌的条件为90~95℃下搅拌1~3h。

8、进一步地，所述步骤s2中，冻融循环时，冷冻8~12h后，再在室温下解冻3~6h进行冷冻循环。

9、进一步地，所述步骤s2中，pva水凝胶在碳酸钠溶液中的浸泡条件为：室温下浸泡24~48h。

10、本发明还提供一种与上述步骤不同的制备方法，包括以下制备步骤：

11、s1、将pva颗粒通过加热搅拌充分溶解在去离子水中得到pva溶液，超声除去溶液中的气泡，得到pva溶液；

12、s2、将碳酸钠溶液缓慢滴加到pva溶液中，加热搅拌充分混合均匀使其得到浓度为0.1 m的碳酸钠/pva混合溶液；将上述该混合溶液在-20~25℃的条件下冻融循环3次，最终得到具有良好杀菌性能的pva复合水凝胶。

13、进一步地，所述步骤s2中，pva溶液的浓度为2.5wt%。

14、进一步地，所述步骤s2中，加热搅拌的条件为90~95℃下搅拌1~3h。

15、进一步地，所述步骤s2中，冻融循环时，冷冻8~12h后，再在室温下解冻3~6h进行冷冻循环。

16、本发明的有益效果是：

17、1）本发明用物理交联的方法，通过对pva溶液进行冷冻-解冻循环一定的次数得到的pva水凝胶，然后通过浸泡在碳酸钠溶液中至饱和状态后得到的含有碳酸根离子的pva复合水凝胶，其具有良好的抗菌能力。

18、2）本发明中的抗菌水凝胶其制备方法更为简便，制备成本低，而且最重要是本发明中提出了一种新型的杀菌阴离子-碳酸根离子。

技术特征：

1.一种具有杀菌性能的复合水凝胶，其特征在于：所述复合水凝胶通过在pva水凝胶中负载具有杀菌作用的碳酸根离子得到。

2.根据权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，pva溶液的浓度为10wt%。

4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，加热搅拌的条件为90~95℃下搅拌1~3h。

5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，冻融循环时，冷冻8~12h后，再在室温下解冻3~6h进行冷冻循环。

6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，pva水凝胶在碳酸钠溶液中的浸泡条件为：室温下浸泡24~48h。

7.根据权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下制备步骤：

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，pva溶液的浓度为2.5wt%。

9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，加热搅拌的条件为90~95℃下搅拌1~3h。

10.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述步骤s2中，冻融循环时，冷冻8~12h后，再在室温下解冻3~6h进行冷冻循环。

技术总结本发明公开了一种具有杀菌性能的复合水凝胶及其制备方法，属于杀菌水凝胶技术领域；该复合水凝胶由以下方法制备得到：将聚乙烯醇PVA加热充分溶解在去离子水中，超声除去溶液中的气泡，得到浓度为10wt%的PVA溶液；然后在‑20~25℃的条件下冻融循环3次后得到PVA水凝胶，最后将PVA水凝胶浸泡在浓度为0.5~2M的碳酸钠溶液中至饱和状态后，最终得到含有碳酸根离子的PVA水凝胶；此外还可以通过将碳酸钠溶液缓慢滴加到PVA溶液中，加热搅拌充分混合均匀使其得到浓度为0.1 M的碳酸钠/PVA混合溶液；经冻融循环混合溶液得到含有碳酸根离子的PVA水凝胶。本发明中提出了一种新型的杀菌阴离子‑碳酸根离子，得到的复合水凝胶由于碳酸根离子的存在而具有良好的杀菌性能。技术研发人员：王殿宇,刘云鸽,陈逍受保护的技术使用者：郑州大学技术研发日：技术公布日：2024/8/27