一种丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料及其制备方法和应用

本发明属于药物靶向递送，具体涉及一种丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术：

1、烧伤是最常见的创伤性组织损伤之一，严重的烧伤创面常伴有体液过度流失、细菌感染、持续炎症、血管生成延迟、组织再生受损以及广泛的瘢痕形成。目前，烧伤的快速有效治疗仍然是一项巨大的临床挑战，尤其是深度较深或形状不规则的烧伤创面的治疗难度很大。传统的烧伤创面治疗通常依赖于被动敷料、外用软膏、皮肤替代物或全身给药，这些方法可以提供暂时性的保护，并能够维持创面的湿润环境，但也依旧存在诸多局限性，例如：传统敷料无法主动将治疗药物输送到创面的特定区域，从而会造成药物分布不均匀，需要反复更换敷料，且敷料无法动态适应复杂的创面形状；全身给药可能会降低创面的治疗效果，同时还会存在增加全身副作用的风险。因此，迫切需要开发能够加速创面愈合以及减少感染、炎症和长期组织损伤的先进治疗系统。

2、近年来，水凝胶基生物材料因其具备高含水量、优异的生物相容性、优异的柔韧性以及能够促进细胞黏附和组织再生等优良特性，其在伤口愈合领域引起了研究人员的广泛关注。然而，现有的水凝胶材料主要是作为被动敷料发挥作用，给药后通常固定在敷料部位，这类治疗系统缺乏在复杂伤口环境中进行主动运动、远程操控、靶向定位或可控导航的能力。因此，治疗剂掺入到这些水凝胶材料中根本无法选择性地输送到烧伤创面愈合不良或感染的区域，从而会导致治疗效果欠佳，而且这些水凝胶材料对于异质性伤口表面的适应性较差，根本无法完全满足实际应用需求。

3、因此，开发一种能够实现主动覆盖创面、局部药物递送、可控药物释放和加速烧伤创面愈合的水凝胶材料具有十分重要的意义。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料及其制备方法和应用。

2、本发明所采取的技术方案是：

3、一种丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其组成包括丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶基质和分散在丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶基质中的磁性纳米颗粒。

4、优选地，所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料中的丝素蛋白（silk）的质量百分比为5%～10%，聚乙二醇（peg）的质量百分比为80%～90%，磁性纳米颗粒（mnps）的质量百分比为5%～10%（silk、peg或mnps的重量占silk、peg和mnps的总重量的百分比）。

5、优选地，所述聚乙二醇的数均分子量为200g/mol～600g/mol。

6、优选地，所述磁性纳米颗粒为fe3o4纳米颗粒、γ-fe2o3纳米颗粒中的至少一种。

7、优选地，所述磁性纳米颗粒的粒径为50nm～250nm。

8、优选地，所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料呈球形、圆柱形、螺旋形、管状、盘状、星形或不规则形状。

9、优选地，所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的尺寸为10µm～1000µm。

10、优选地，所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的组成还包括成像剂（成像剂的加入可以使丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料能够通过荧光成像、核磁共振成像、超声成像、光声成像或光学成像实现可视化）。

11、一种如上所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的制备方法包括以下步骤：

12、1）将丝素蛋白、聚乙二醇和磁性纳米颗粒分散在水中，再进行孵育，得到复合水凝胶分散液；

13、2）将复合水凝胶分散液装入精密分配注射器进行受控挤出，再浸入pbs缓冲溶液中进行浸泡，再分离出来进行干燥，得到丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料。

14、一种治疗烧伤创面的敷料，其组成包括上述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料和治疗烧伤的药物。

15、优选地，所述治疗烧伤的药物包括抗菌剂、抗炎剂、生长因子、血管生成因子、抗氧化剂、镇痛剂中的至少一种。

16、一种靶向药物，其组成包括上述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料和活性药物。

17、本发明的有益效果是：本发明的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料具有优异的生物相容性、生物降解性、机械柔韧性和保水性，且在磁场引导下可以在烧伤创面主动导航实现靶向定位、均匀覆盖创面以及将治疗剂局部递送至受损组织，其与传统伤口敷料相比具有更高的靶向性、更强的药物保留能力、更可控的药物释放效果、更快的组织再生速度、更低的感染和炎症反应，适合进行大规模工业化生产和应用。

18、具体来说：

19、1）本发明的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料中的基质为丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶，该水凝胶具有优异的生物相容性、生物降解性、机械柔韧性和保水性（聚乙二醇可以改善水凝胶基质的柔韧性、水合性、溶胀性、机械稳定性和生物降解特性）；

20、2）本发明的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料中包含磁性纳米颗粒，其可以在外部磁场（包括旋转磁场、振荡磁场、梯度磁场、均匀磁场或其组合）的作用下实现丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的远程磁驱动和精确导航，进而可以实现靶向定位、均匀覆盖创面以及将治疗剂局部递送至受损组织；

21、3）本发明的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料在治疗后会逐渐发生生物降解，因而无需从创面表面移除，使用更加方便；

22、4）本发明的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的制备工艺简单、生产成本较低，适合在烧伤创面管理、再生医学、智能伤口敷料、靶向药物输送、生物医学工程和软体微型机器人等领域进行大规模工业化应用。

1.一种丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于，组成包括丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶基质和分散在丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶基质中的磁性纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于：所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料中的丝素蛋白的质量百分比为5%～10%，聚乙二醇的质量百分比为80%～90%，磁性纳米颗粒的质量百分比为5%～10%。

3.根据权利要求1或2所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于：所述聚乙二醇的数均分子量为200g/mol～600g/mol。

4.根据权利要求1或2所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于：所述磁性纳米颗粒为fe3o4纳米颗粒、γ-fe2o3纳米颗粒中的至少一种。

5.根据权利要求1或2所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于：所述磁性纳米颗粒的粒径为50nm～250nm。

6.根据权利要求1或2所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于：所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料呈球形、圆柱形、螺旋形、管状、盘状、星形或不规则形状。

7.根据权利要求6所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料，其特征在于：所述丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的尺寸为10µm～1000µm。

8.一种如权利要求1～7中任意一项所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

9.一种治疗烧伤创面的敷料，其特征在于，组成包括权利要求1～7中任意一项所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料和治疗烧伤的药物。

10.一种靶向药物，其特征在于，组成包括权利要求1～7中任意一项所述的丝素蛋白-聚乙二醇复合水凝胶材料和活性药物。