一种多组分复合水凝胶、制备方法及其应用

本发明涉及生物材料，具体说是一种多组分复合水凝胶、制备方法及其应用。

背景技术：

1、皮肤是人体最大的器官，易受到外界环境的破坏，尽管具有很高的自我再生潜力，但严重的皮肤缺陷愈合缓慢或者不会自发愈合，这需要用皮肤替代品覆盖。目前临床实践中应用最广泛的是传统敷料，如纱布、棉球、绷带等，这些传统敷料对治疗一般伤口，具有一定的吸湿性和保护作用。纱布虽然成本低，对渗出物的吸收能力好，可保持伤口干燥，然而，这些传统的敷料很容易粘附在伤口上，缺乏止血能力，透气性差，并会造成创面继发性损伤，从而不利于特定伤口的愈合。因此，有必要开发新的治疗皮肤伤口的医用敷料。

2、近年来，水凝胶在创面修复方面有着巨大的潜力，水凝胶是由亲水聚合物的物理或化学交联键组成的三维网络结构。其中，水凝胶由于其多孔的分子结构，以及其高含水量和良好的生物相容性和生物降解性，是可以用作不同伤口的敷料的候选者之一。

技术实现思路

1、本发明提供了一种多组分复合水凝胶、制备方法及其应用，制备工艺简单，成本较低，环保无公害，在创面修复方面也具有更大的潜力。

2、一种多组分复合水凝胶，包括羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖、氧化羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖。

3、所述羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖的分子量为400~600kd。

4、所述羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖的取代度为50%-60%，在该范围内促血管生成活性最佳。

5、所述羧甲基壳聚糖的羧化度≥80%，当羧甲基壳聚糖的羧化度低于80%时，影响原料的溶解性以及后续的成胶性能。

6、所述羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖、氧化羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖的质量比为1：（1~3）：（1~4），当质量比超过该范围时，影响多组分复合水凝胶的成胶效果及成胶时间。

7、将所述多组分复合水凝胶保存于25℃时，在0.1~100%的应力范围内，进行流变测试，角频率变化在0.1～100rad/s的范围内，储能模量g’曲线和损耗模量g”曲线产生交点，其中，当角频率变化为0.1～4.6rad/s时，损耗模量<储能模量，当角频率变化为4.6～100rad/s时，损耗模量>储能模量。

8、所述羧甲基壳聚糖的胺基与氧化羧甲基纤维素的醛基发生席夫碱反应，生成三维网状结构的水凝胶，所述羧甲基葡聚糖的羧基与羧甲基壳聚糖的胺基通过电荷相互吸引形成离子键。其中，所述羧甲基葡聚糖呈三维螺旋构象，附着于三维网状结构的水凝胶中，不仅可以提高羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖的生物学功能，还能提高其力学性能。

9、所述多组分复合水凝胶成胶时间为6~12min，若成胶时间太短，在注射器内就会成胶，无法实现可注射性；若成胶时间过长，在伤口处成胶较慢，不能及时附着于创面。

10、一种多组分复合水凝胶的制备方法，具体步骤包括：

11、（1）制备羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖；

12、（2）制备氧化羧甲基纤维素；

13、（3）将氧化羧甲基纤维素、羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖混合溶解后，加入羧甲基壳聚糖水溶液，混合，得到多组分复合水凝胶；

14、或，

15、将羧甲基壳聚糖、羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖混合溶解后，加入氧化羧甲基纤维素水溶液，混合，得到多组分复合水凝胶。

16、所述羧甲基壳聚糖与氧化羧甲基纤维素不能在羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖加入之前混合，否则，羧甲基壳聚糖与氧化羧甲基纤维素会成胶，导致酵母β-1,3-葡聚糖无法混匀。

17、具体的，所述多组分复合水凝胶的制备方法，包括：

18、（1）将酵母β-1,3-葡聚糖加入到异丙醇中，随后加入氢氧化钠水溶液，搅拌碱化0.5~1.5小时，滴加一氯乙酸水溶液，滴加完升温至50~70℃，搅拌1~4小时后反应液分层，取下层，倾入甲醇中，搅拌0.5~1小时，析出，烘干，得到羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖钠盐，将所得羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖钠盐溶于水中，溶解后加入盐酸水溶液调ph至2~3，倒入混合溶剂中，搅拌10~30分钟，抽滤，乙醇洗涤，干燥，得到羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖；

19、（2）将羧甲基纤维素加入高碘酸钠溶液中，20~40℃下搅拌4~10小时，过滤，干燥，得到粗品，将粗品加入到乙二醇水溶液中，搅拌10~30分钟，过滤，去离子水洗涤，干燥，得氧化羧甲基纤维素；

20、（3）将氧化羧甲基纤维素加入到去离子水中，加入羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖，溶解，加入羧甲基壳聚糖水溶液，混合，静置10~30分钟，得到多组分复合水凝胶；

21、或，

22、将羧甲基壳聚糖加入去离子水中，加入羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖，溶解，加入氧化羧甲基纤维素水溶液，混合，静置10~30分钟，得到多组分复合水凝胶。

23、步骤（1）中，所述酵母β-1,3-葡聚糖、异丙醇、氢氧化钠水溶液、一氯乙酸水溶液的质量比为1：（20~60）：（0.3~0.8）：（0.2~1）。

24、其中，所述氢氧化钠水溶液的浓度为13~15mol/l；

25、所述一氯乙酸水溶液的浓度为1~3mol/l；

26、所述盐酸水溶液的浓度为1~3mol/l。

27、所述混合溶剂为异丙醇和乙醇的混合溶液，所述异丙醇与乙醇的质量比为（2~1）：1。

28、步骤（2）中，所述羧甲基纤维素与高碘酸钠溶液的质量比为1：（4~20）。

29、所述高碘酸钠溶液为高碘酸钠的水溶液，其中高碘酸钠与水的质量比为1：（13~18）。

30、步骤（3）中，所述羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖与去离子水的质量比为1：（15~30）。

31、所述羧甲基壳聚糖水溶液的质量浓度为4~6wt%；

32、所述氧化羧甲基纤维素水溶液的质量浓度为4~6wt%。

33、本发明还提供了上述多组分复合水凝胶在伤口敷料或创面修复材料中的应用。

34、所述多组分复合水凝胶，dpph自由基清除率不小于40%，具有优异的抗氧化能力。

35、一种伤口敷料，其特征在于，以羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖的多组分复合水凝胶为活性成分。

36、一种创面修复材料，其特征在于，以羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖的多组分复合水凝胶为活性成分。

37、优选的，所述伤口敷料或创面修复材料，还包括必不可少的辅料。所述辅料包括支撑材料、渗吸层、保护膜。

38、酵母β-1,3-葡聚糖包含β-(1→3)-连接的直链和许多β-(1→6)-连接的分支结构，由于其高度的分支结构，呈三维螺旋构象，这种独特的结构赋予酵母β-1,3-葡聚糖多种生物学功能，包括免疫调节、抗炎、抗氧化等，这些功能均对创面修复有积极的作用。但是，酵母β-1,3-葡聚糖复杂且高度分支的结构导致其水溶性较差，从而限制了其在伤口愈合中的应用。羧甲基化是酵母β-1,3-葡聚糖结构改性的一种有效方式，引入羧甲基后，其水溶性和生物活性明显提高。

39、有益效果：

40、1、本发明采用羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖、氧化羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖混合制备得到多组分复合水凝胶，其中，羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖具有促血管生成、免疫调节、抗氧化作用；氧化羧甲基纤维素与羧甲基壳聚糖通过席夫碱交联成胶，得到三维网状水凝胶结构，不仅具有良好的透气性、保水效果，为创面愈合提供适宜的湿润环境，有利于创面愈合，还具有自愈和可注射能力，使多组分复合水凝胶原位再生并且填充不规则的伤口区域。此外，所述羧甲基壳聚糖还具有抑菌活性，促进伤口愈合。

41、2、本发明采用羧甲基酵母β-1,3-葡聚糖作为原料，其螺旋结构不仅提高了多组分复合水凝胶的伤口愈合能力，还与三维网状结构的水凝胶配合，提高了多组分复合水凝胶的力学性能，使其在受力时能够发生形变并适应不同形状的表面，从而提高其粘附力。