一种全肽自愈合水凝胶适形敷料及其制备方法和应用与流程

本发明涉及生物医用材料，具体涉及一种全肽自愈合水凝胶适形敷料及其制备方法和应用，更具体地涉及一种基于功能多肽模块协同组装构建的全肽自愈合水凝胶适形敷料及其制备方法和在慢性创面修复中的应用。

背景技术：

1、皮肤创伤修复是一个涉及炎症反应、细胞增殖、血管新生、细胞外基质重塑等多个阶段的复杂生物学过程。对于糖尿病患者而言，长期高血糖状态可导致局部免疫功能异常、血管功能受损、细胞增殖及迁移能力下降，并形成不利于组织修复的创面微环境，使创面长期处于异常炎症和感染状态。因此，糖尿病慢性创面通常具有愈合周期长、感染风险高以及瘢痕组织异常形成等特点，对创面敷料的综合性能提出了更高要求。

2、目前，临床常用创面敷料主要包括纱布、藻酸盐、泡沫以及水凝胶等类型。传统敷料通常能够实现创面覆盖、渗出液吸收或局部保湿，但其功能较为单一，难以同时应对感染、过度炎症、血管新生不足以及异常组织重塑等糖尿病创面中的多重病理因素。近年来，已有研究和专利尝试通过引入抗菌剂、纳米材料或其他活性组分赋予水凝胶更多功能。

3、例如，cn120361291a公开了一种角蛋白负载银离子和大黄酸的复合水凝胶敷料，主要用于增强抗菌和抗生物被膜能力；又如cn121243455a公开了一种基于普鲁士蓝纳米酶、细菌纤维素和葡萄糖氧化酶的糖响应水凝胶敷料，主要实现抗菌和抗炎作用。上述材料通过引入不同功能组分改善糖尿病创面的局部微环境，但其功能主要集中于抗菌、抗炎等单一或有限的病理环节，对于感染控制、炎症调节、血管新生、组织再生及瘢痕形成等多个创面修复过程的协同调控仍存在不足。

4、近年来，多肽材料因具有良好的生物相容性、可设计性和分子结构可调控性，在创面修复领域受到关注。通过调节多肽的氨基酸组成、序列和分子间相互作用，可以赋予材料不同的生物学功能。例如，两性离子多肽能够通过形成稳定的水合层降低非特异性生物分子和细胞的黏附，从而调节材料与生物组织之间的界面相互作用；抗菌多肽能够通过与细菌膜相互作用实现快速杀菌；含有特定生物活性序列的多肽则能够与细胞及细胞外基质发生相互作用，从而促进组织修复。然而，现有多肽水凝胶通常侧重于单一功能，或者需要通过引入合成高分子、无机材料或额外生物活性因子实现多功能化，因而其组成复杂性、制备过程以及功能协同性仍有进一步优化的空间。

5、另一方面，创面具有不规则的三维几何形状，且在愈合过程中创面尺寸和组织结构持续变化。因此，理想的创面敷料不仅需要具有良好的生物活性，还应能够充分贴合创面并保持稳定的材料-组织界面。传统预成型敷料在复杂或不规则创面上容易产生贴合不足的问题，而可注射或原位成胶的水凝胶能够在创面内形成连续的三维网络，从而提高对不规则创面的覆盖能力。进一步地，具有自愈合能力的水凝胶能够在受到机械扰动或局部破坏后通过可逆分子相互作用恢复网络结构，有利于维持创面覆盖和材料完整性。

6、因此，仍需要开发一种基于分子序列设计的全肽功能化材料体系，通过不同功能多肽模块在同一网络结构中的协同组装，实现对感染控制、材料-组织界面调控以及组织修复过程的综合调节。同时，该材料体系应具有良好的储存稳定性和创面适形能力，以满足复杂慢性创面的应用需求。

技术实现思路

1、本发明针对现有创面修复材料中功能组分相互独立、材料组成复杂、功能协同性不足以及难以适应不规则创面等问题，提供一种基于功能多肽模块协同组装构建的全肽自愈合水凝胶适形敷料。该敷料能够综合发挥抗菌、调节创面微环境和促进组织修复等作用，同时具有自愈合能力的水凝胶，可适应不规则创面形状。

2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

3、一种全肽自愈合水凝胶适形敷料，所述水凝胶适形敷料包括功能化聚肽和抗菌多肽；

4、所述功能化聚肽由两性离子多肽单元和功能多肽单元通过共价缩合反应形成；所述抗菌多肽通过共价交联或物理嵌入方式分布于所述功能化聚肽网络中；

5、所述两性离子多肽单元为谷氨酸残基和赖氨酸残基的交替共聚物；所述功能多肽单元包含具有细胞黏附功能的序列；

6、所述水凝胶适形敷料呈固态粉末或颗粒，与含水环境接触后形成连续水凝胶。

7、与传统将不同功能组分简单物理混合的方法不同，本发明通过分子水平上的多肽序列整合，将界面调控功能和组织修复功能引入同一聚肽链结构中，提高材料组成均一性以及功能稳定性。其中，两性离子多肽单元中的交替带电结构能够形成稳定水合层，调节材料与生物环境之间的界面相互作用；具有组织修复作用的功能多肽单元能够提供细胞黏附相关生物信号。抗菌多肽通过共价交联或物理嵌入方式分布于所述功能化聚肽网络中。物理嵌入部分短效释放，快速杀灭细菌；共价交联部分长期存留，通过膜活性作用持续抑制细菌增殖。上述功能模块在同一全肽材料体系中协同作用，使材料能够适应感染性慢性创面的复杂微环境。

8、优选地，所述两性离子多肽单元结构式为：-(glu-lys)n-，其中n为重复单元数量，n为1-1000的整数。

9、所述功能多肽单元为包含rgd序列的多肽或其具有相应生物活性的功能变体。该功能多肽能够促进细胞黏附、迁移、增殖和/或组织修复。优选地，所述组织修复功能多肽单元通过酰胺键连接至所述两性离子多肽链段，形成ek-rgd聚肽。

10、所述抗菌多肽为具有膜活性抗菌功能的阳离子多肽、两亲性多肽或其功能变体。优选地，所述抗菌多肽包含rwwrwf序列或具有与其相同抗菌功能的序列变体。

11、优选地，所述水凝胶适形敷料按照质量百分数计包括原料：50-95 wt%两性离子多肽单元、0.1-30 wt%抗菌多肽和0.1-30 wt%功能多肽单元；所有组分总质量百分数为100%。

12、本发明还提供所述的全肽自愈合水凝胶适形敷料的制备方法，包括步骤：

13、步骤1，将两性离子多肽单元和功能多肽单元混合，经缩合反应得到功能化聚肽；

14、步骤2，将功能化聚肽与抗菌多肽混合后分散在缓冲溶液中，分批加入缩合剂得到全肽水凝胶；

15、步骤3，将全肽水凝胶冷冻并机械破碎，得到所述水凝胶适形敷料。

16、本发明中将经保护基保护的两性离子多肽二聚体与保护基保护的功能多肽混合后进行片段缩合共聚；缩合剂活化多肽片段末端羧基形成活性酯，不同多肽片段的末端氨基-羧基间发生亲核加成-消除反应形成酰胺键，实现链增长，保护基可屏蔽多肽侧链活性基团，避免侧链副反应。共聚完成后脱除保护基释放侧链功能基团得到聚肽。相较于脱保护后直接物理共混，该方式将两类多肽单元共价键合于同一高分子链，可规避相分离与组分溶出流失，分子组成均一，能够精准调控单元比例，产物重现性与使用稳定性更优。并且，通过冻干形成固体粉末制剂，在与组织渗出液接触后能够快速复水并形成具有自愈合能力的水凝胶，从而适应不规则创面形状。

17、优选地，这步骤1中原料均含保护基团，反应结束后还包含脱除保护基的过程。

18、进一步优选地，所述两性离子多肽单元含保护基时结构如下：

19、

20、进一步优选地，所述的功能多肽单元含保护基时结构如下：

21、

22、进一步优选地，所述抗菌多肽结构如下：

23、

24、该抗菌多肽能够抑制革兰氏阳性菌、革兰氏阴性菌或其混合菌群。

25、步骤1中还包括活化剂、抗消旋剂、链调节剂中一种或多种；

26、所述活化剂包括1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（edc•hcl）、

n,

n'-二环己基碳二亚胺（dcc）和

n,

n'-二异丙基碳二亚胺（dic）中一种或多种，投入摩尔量为所述两性离子多肽单元中氨基量的150-300%；优选edc•hcl作为活化剂，活化经保护基保护的两性离子多肽二聚体与保护基保护的功能多肽上的羧基，使其混合后能够进行缩合共聚。

27、所述抗消旋剂包括1-羟基苯并三唑（hobt）、1-羟基-7-氮杂苯并三氮唑（hoat）和4-(4,6-二甲氧基-1,3,5-三嗪-2-基)-4-甲基吗啉四氟硼酸盐（dmtmm）中一种或多种，投入摩尔量为所述两性离子多肽单元的150%-300%；抗消旋剂的加入能够保护活化剂活化的中间体不分解，提高偶联效率。

28、所述链调节剂包括d,l-硫辛酸、硫辛酸乙酯和苄基硫辛酸中一种或多种，投入摩尔数为所述两性离子多肽单元的1%-30%。能够在端基提供可反应基团并调节聚肽的分子量。

29、所述缩合剂包括

n-（3-二甲氨基丙基）-

n′-乙基碳二亚胺盐酸盐（edc·hcl）、

n,

n'-二环己基碳二亚胺（dcc）和

n,

n'-二异丙基碳二亚胺（dic）中一种或多种，投入摩尔量为所述两性离子多肽单元中氨基量的15-30%；缩合剂活化聚肽和抗菌肽上的羧基，使其与体系内的氨基反应形成水凝胶。

30、步骤1为在室温下反应24-48 h；

31、步骤2中缓冲溶液为ph为5-6的4-吗啉乙磺酸缓冲液；

32、所述碳二亚胺分2-3次加入，每次加入后反应1-15 min；

33、步骤2的缓冲溶液中，所述功能化聚肽和抗菌多肽的总质量浓度为80-120 mg/ml。

34、本发明还提供所述的全肽自愈合水凝胶适形敷料在制备创面修复材料中的应用，所述水凝胶适形敷料呈固态粉末或颗粒，与创面渗液接触后形成与创面形貌相适配的连续水凝胶层。

35、所述创面包括糖尿病相关的感染性创面、慢性创面、皮肤缺损创面或难愈合创面。

36、所述创面为糖尿病相关的感染性创面。该水凝胶适形敷料通过抗菌功能多肽抑制创面细菌感染，通过两性离子多肽调节创面炎症和免疫微环境，并通过细胞黏附功能多肽促进组织修复和细胞黏附。能够抑制创面细菌增殖、降低过度炎症反应、促进血管生成、促进组织再生并调节细胞外基质重塑。

37、进一步优选地，所述水凝胶适形敷料能够在创面处逐渐降解，并在组织修复过程中逐步减少。所述水凝胶具有自愈合性能，在受到剪切、切割或机械破坏后，通过多肽链之间的非共价相互作用恢复连续网络结构。

38、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

39、（1）序列工程化全肽材料体系：本发明通过功能多肽模块的分子级整合，构建由两性离子多肽和组织修复功能序列组成的功能化聚肽网络，并进一步引入抗菌多肽，实现不同生物功能在同一材料体系中的协同调控。

40、（2）感染创面综合调节能力：本发明所得材料能够同时调节细菌感染、过度炎症、血管新生不足及异常组织重塑等多个病理环节，适用于糖尿病等慢性难愈合创面的综合治疗需求。

41、（3）冻干粉适形应用优势：本发明采用冻干粉制剂形式，无需预制复杂形状，在接触创面液体环境后能够恢复连续水凝胶结构，提高对不规则创面的覆盖能力。