一种包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶及其制备方法和应用与流程

1.本发明属于高分子材料，生物医学工程领域，具体涉及一种包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶及其制备方法和应用。


背景技术：

2.皮肤细胞正常结构的破坏被定义为伤口。每个人在受伤后都会经历的典型反应之一是正常的修复反应。基本上，伤口有两种类型，即急性伤口和慢性伤口。急性伤口是指在8-12周内完全愈合且疤痕最小的伤口，而慢性伤口在12周内无法完全愈合并且可能再次发生。伤口慢性复发的主要原因是糖尿病、持续感染、初级治疗效果不佳等。水凝胶是由亲水骨架组成的3d聚合物网络，具有良好的保水能力。由于水凝胶与组织细胞外基质的结构相似，水凝胶在生物医学领域中受到了广泛关注。


技术实现要素：

3.针对现有技术中的不足，本发明首要目的是提供上述双网络自愈合水凝胶的制备方法，即以黄原胶通过氢键交联(即是由于琼脂的分子结构侧基团多为亲水性羟基或羧基，经溶解于水后，分子间自发形成氢键)的为第一交联网络，氧化海藻酸钠与钙离子(生物玻璃释放)螯合形成第二交联网络，多巴胺通过席夫碱作用与氧化海藻酸钠形成共价连接，提高了体系的粘附性，包覆在凝胶中的褐藻糖胶可以实现较长时间的缓释。
4.本发明的第二个目的是一种提供包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
5.本发明的第三个目的是提供上述双网络自愈合水凝胶的应用。
6.为达到上述目的，本发明的解决方案是：
7.一种上述的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：
8.(1)、将海藻酸钠溶于去离子水形成水溶液后，加入高碘酸钠避光反应一定时间，加入乙二醇终止反应，透析冻干得到氧化海藻酸钠；
9.(2)、将黄原胶、氧化海藻酸钠质量比2：1-3：5溶于去离子水中，加热使其完全溶解后，加入多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃，充分搅拌后，静置，即可得到包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
10.优选地，步骤(1)中，海藻酸钠水溶液质量分数为0.2-2wt％。
11.优选地，步骤(1)中，高碘酸钠添加量为体系中海藻酸钠质量的50-120％。
12.优选地，步骤(1)中，反应时间为4-8h。
13.优选地，步骤(1)中，乙二醇添加量为体系中高碘酸钠质量的200-400％。
14.优选地，步骤(2)中，加热温度为60-100℃，所述加热时间为0.1-0.5h。
15.优选地，步骤(2)中，多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃的质量比为10：1：1-20：1：1。
16.优选地，步骤(2)中，生物玻璃与黄原胶的质量比为1：1000-1：500。
17.一种包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶，其上述的制备方法制备得到。该包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶，其特征在于：其包括如下组分：
[0018][0019]
优选地，生物玻璃选自45s5、磷灰石-硅灰石活性玻璃、微晶玻璃的一种以上。
[0020]
优选地，生物玻璃的粒径为20-200μm。
[0021]
优选地，生物玻璃的形貌为不规则颗粒、不规则微孔颗粒、微孔微球的一种以上。
[0022]
一种由上述的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶在伤口愈合、应变传感的应用。
[0023]
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：
[0024]
第一、本发明采用来源广泛的多糖类物质黄原胶与海藻酸钠作为主要原材料，制备的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶体系具有良好的粘附性能与生物安全性，能够使得伤口保持湿润环境，加速伤口的愈合。
[0025]
第二、本发明的的制备方法其制备方法制备周期短，简单易行，原料环保安全，从而具有良好的推广前景。
附图说明
[0026]
图1为实施例1的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的流变示意图(横坐标strain为频率，纵坐标g’/g”为应变)。
[0027]
图2为实施例1的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的扫描电镜示意图。
[0028]
图3为实施例1的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的黏附性能示意图(横坐标displacement为剪切位移，纵坐标adhesive strength为黏附强度)。
具体实施方式
[0029]
实施例1：
[0030]
本实施例的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0031]
(1)、将1.5g海藻酸钠溶于100ml去离子水形成水溶液形成1.5wt％水溶液后，加入2g高碘酸钠避光反应6h，加入4g乙二醇终止反应，透析冻干得到氧化海藻酸钠；
[0032]
(2)、将黄原胶、氧化海藻酸钠质量比2：1溶于去离子水中，80℃溶解0.1h，使其完全溶解后，加入质量比为10：1：1的多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃，充分搅拌后，静置，即可得到包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
[0033]
其中，生物玻璃与黄原胶的质量比为1：1000。
[0034]
图1为实施例1的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的流变示意图(横坐标strain为频率，纵坐标g’/g”为模量)。当剪切频率固定为1hz时，该包载生物玻璃的双网络
自愈合水凝胶储能模量g’约为1000pa，损耗模量g”约为200pa。当应变达到约100％，凝胶被破坏。
[0035]
图2为实施例1的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的扫描电镜示意图，凝胶有清晰可见的多孔结构。
[0036]
图3为实施例1的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的黏附性能示意图(横坐标displacement为剪切位移，纵坐标adhesive strength为黏附强度)。该包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶最大黏附强度约为17kpa。
[0037]
实施例2：
[0038]
本实施例的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0039]
(1)、将1.8g海藻酸钠溶于100ml去离子水形成水溶液形成1.8wt％水溶液后，加入1g高碘酸钠避光反应5h，加入3g乙二醇终止反应，透析冻干得到氧化海藻酸钠；
[0040]
(2)、将黄原胶、氧化海藻酸钠质量比1：1溶于去离子水中，60℃溶解0.15h，使其完全溶解后，加入质量比为10：1：1的多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃，充分搅拌后，静置，即可得到包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
[0041]
其中，生物玻璃与黄原胶的质量比为1：800。
[0042]
实施例3：
[0043]
本实施例的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0044]
(1)、将0.8g海藻酸钠溶于100ml去离子水形成水溶液形成0.8wt％水溶液后，加入0.6g高碘酸钠避光反应4h，加入2.4g乙二醇终止反应，透析冻干得到氧化海藻酸钠；
[0045]
(2)、将黄原胶、氧化海藻酸钠质量比2：1溶于去离子水中，70℃溶解0.3h，使其完全溶解后，加入质量比为15：1：1的多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃，充分搅拌后，静置，即可得到包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
[0046]
其中，生物玻璃与黄原胶的质量比为1：900。
[0047]
实施例4：
[0048]
本实施例的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0049]
(1)、将1g海藻酸钠溶于100ml去离子水形成水溶液形成1.0wt％水溶液后，加入1g高碘酸钠避光反应4h，加入2.5g乙二醇终止反应，透析冻干得到氧化海藻酸钠；
[0050]
(2)、将黄原胶、氧化海藻酸钠质量比3：4溶于去离子水中，90℃溶解0.1h，使其完全溶解后，加入质量比为18：1：1的多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃，充分搅拌后，静置，即可得到包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
[0051]
其中，生物玻璃与黄原胶的质量比为1：500。
[0052]
实施例5：
[0053]
本实施例的包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：
[0054]
(1)、将1.8g海藻酸钠溶于100ml去离子水形成水溶液形成1.8wt％水溶液后，加入2g高碘酸钠避光反应7h，加入5g乙二醇终止反应，透析冻干得到氧化海藻酸钠；
[0055]
(2)、将黄原胶、氧化海藻酸钠质量比3：5溶于去离子水中，60℃溶解0.5h，使其完全溶解后，加入质量比为16：1：1的多巴胺盐酸盐、褐藻糖胶和生物玻璃，充分搅拌后，静置，即可得到包载生物玻璃的双网络自愈合水凝胶。
[0056]
其中，生物玻璃与黄原胶的质量比为1：600。
[0057]
上述对实施例的描述是为了便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用本发明。熟悉本领域技术人员显然可以容易的对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中，而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例。本领域技术人员根据本发明的原理，不脱离本发明的范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。