具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶及其制备方法

本发明涉及医疗辅助，具体涉及一种具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶及其制备方法。

背景技术：

1、水凝胶是由天然或合成材料通过物理或化学交联过程形成的具有三维交联网络的凝胶，聚合物上的亲水基团及其交联结构可以容纳大量的水且在水性介质中表现出良好的柔软性和溶胀性。水凝胶的含水量可达99％，这使该材料对人体及富含水的生物环境非常友好。因此水凝胶在生物医学材料领域的应用具有重要意义，其可作为其他生物医学材料的前体用于治疗，如敷料、药物控制释放载体、鼻子、面部的修补材料、人工软骨等；水凝胶已广泛用于组织工程、药物递送、环境工程、化学工业、制药工程等领域。

2、壳聚糖即脱乙酰基甲壳素,学名聚氨基葡萄糖,化学名称为(1,4)聚-2-氨基-2-脱氧-3-d-葡聚糖,是通过3-1,4-糖苷键将n-乙酰-d-氨基葡萄糖单体连接起来的直链状高分子化合物。壳聚糖是一种在生物体内可被吸收的生物可降解材料。大量临床实验研究证明，壳聚糖具有无毒、无刺激、良好的生物相容性、生物可降解性及不引起过敏反应和感染等特殊功能，且能促进正常的纤维蛋白和上皮组织形成。另外，壳聚糖还具有易于成型、成膜、抗凝血、促进伤口愈合和防腐抗菌等性能。因而,可被用于人造皮肤、外科手术缝合线、伤口包扎等医学领域。

3、银(ag)长期以来一直在生物医疗领域被用作抗菌剂。它以其广谱抗菌活性而闻名，对许多细菌、真菌和病毒菌株都有很强的功效，而且几乎没有诱导耐药性的风险。尽管在过去十年中已经开发了许多银基纳米材料，但银基抗菌材料仍然存在尚未解决的挑战：1)不受控制的银释放不能确保长期抗菌功效；2)高浓度的银会对人体有毒。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是针对以上不足，提供一种具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶及其制备方法。

2、为解决以上技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，包括以下步骤：

4、步骤1、利用4-炔戊酸对壳聚糖进行改性得到炔基化壳聚糖；

5、步骤2、将炔基化壳聚糖溶解在去离子水中，后加入硝酸银溶液，在加热条件下进行搅拌反应，随后在水中进行透析得到ag-cs溶液；

6、步骤3、将八臂peg交联剂溶液与ag-cs溶液混合后得到预聚液，将预聚液放置于生化培养箱中进行成胶后得到水凝胶。

7、进一步的，所述步骤2中，ag-cs溶液中ag浓度的浓度为0.1-10mmol/l。

8、进一步的，所述步骤3中，ag-cs中功能基-nh2与八臂peg交联剂中功能基-cho的摩尔比为2-5:1。

9、进一步的，所述步骤3中，反应温度为25-40℃，交联时间为0-30min。

10、进一步的，所述步骤3中，水凝胶固含量为5-15％。

11、进一步的，所述步骤3中，八臂peg交联剂的制备方法包括以下步骤：

12、步骤3.1、将三巯基丙基三甲氧基硅烷进行脱水缩合，生成poss-8sh；

13、步骤3.2、在紫外灯照射下，将poss-8sh与烯丙基聚乙二醇混合发生反应，生成poss-peg-oh；

14、步骤3.3、将poss-peg-oh与对甲酰基苯甲酸混合发生酯化反应，将peg的oh端修饰为cho，得到八臂peg交联剂poss-peg-cho。

15、具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶，由上述方法制备得到。

16、本发明的有益效果为：

17、本发明通过壳聚糖的还原和负载作用，通过炔基银可逆转换和壳聚糖的高分子网络延缓银的释放，使其可控，炔基壳聚糖将银离子还原为银纳米粒子和炔基银后负载入水凝胶中，利用炔基银的循环可逆反应和水凝胶的三维多孔结构，可以实现长达7天的有效银释放效果，因此可以很好地应用于纳米医疗领域。本发明利用壳聚糖的还原性、炔基银的可逆转换和银的强效抗菌性等特性制备得到一种具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶，通过席夫碱形成的交联体系使水凝胶具有自愈合、可注射功能，可适应不同伤口场景和形状的能力。本发明提供的壳聚糖水凝胶具有孔洞结构均一、成胶快、力学性能好的优点，具有良好的银缓释效果，并对常见细菌具有强效抗菌效果。

18、下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。

技术特征：

1.具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤2中，ag-cs溶液中ag浓度的浓度为0.1-10mmol/l。

3.根据权利要求1所述的具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤3中，ag-cs中功能基-nh2与八臂peg交联剂中功能基-cho的摩尔比为2-5:1。

4.根据权利要求1所述的具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤3中，反应温度为25-40℃，交联时间为0-30min。

5.根据权利要求1所述的具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤3中，水凝胶固含量为5-15％。

6.根据权利要求1所述的具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶制备方法，其特征在于，所述步骤3中，八臂peg交联剂的制备方法包括以下步骤：

7.具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶，其特征在于，由权利要求1-6中任一项所述方法制备得到。

技术总结本发明涉及一种具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶及其制备方法。本发明的制备方法具体为：将壳聚糖使用4‑炔戊酸改性制备了炔基化壳聚糖(CC‑CS)，并利用壳聚糖的还原作用和炔基银反应将硝酸银还原为银纳米粒子(AgNPs)和炔基银(C≡CAg)得到负载银的壳聚糖(Ag‑CS)。通过Ag‑CS和交联剂POSS‑PEG‑CHO的Schiff碱反应，制备了一种具有强效抗菌和延缓银释放功能的壳聚糖水凝胶。本发明提供的壳聚糖水凝胶具有孔洞结构均一、银缓释和强效抗菌等优点。技术研发人员：周建良,卢翠芬,何颖杰,余卫东,王霜受保护的技术使用者：武汉大学中南医院技术研发日：技术公布日：2025/1/6