一种复合水凝胶贴片及其制备方法与流程

1.本发明涉及水凝胶生物医用材料领域，具体涉及一种复合水凝胶贴片及其制备方法。


背景技术：

2.皮肤作为人体最大的器官，对隔绝外界有害物质或细菌等具有至关重要的屏障作用。皮肤损伤后，人体会启动皮肤自我修复的进程。但是，当患者出现大面积皮肤创伤、烧伤或者由糖尿病等慢性病引起的难以愈合的溃疡时，皮肤自我愈合的速度会非常缓慢，如果不能得到及时有效地治疗，会使伤口进入慢性期，这样会增加伤口感染的风险，从而影响健康和生活质量甚至面临生命危险。
3.临床上常用的纱布等敷料只能隔绝外界细菌侵入，无法加速伤口修复进程，对上述病症无效。植皮治疗可应用于上述病症的治疗，但存在很大局限性，如：供皮量不足，免疫排斥反应，价格高昂等。
4.水凝胶是由三维交联的聚合物网络和大量水组成的软材料，具有柔性、保水性、组织相似性和生物相容性等优良性能，在组织工程、药物缓释、人造皮肤等多个领域得到应用，水凝胶敷料价格低廉、具有亲肤、无毒、保湿等功能，可以保证一个相对湿润的有利于加速伤口修复的环境，现已被广泛应用于伤口管理，但水凝胶材料的皮肤粘附性能差，且形状难以调控，与皮肤的贴合效果欠佳，存在敷料移位、脱落等问题，制约其在创面修复中的广泛应用。
5.公开号为cn202110614113.0的中国专利公开了一种用于伤口皮肤修复的复方水凝胶贴片及其制备方法，制备方法包括如下步骤：(1)将明胶和单宁酸混合在去离子水中，明胶浓度为0.05-0.15g/ml，单宁酸浓度为5
×
103g/ml，在45-50℃加热20-40分钟，产生最终明胶浓度为10％w/v的混合溶液；将ph值调节至10.0-11.0后加入熊果酸；(2)将获得的溶液在65-75℃下加热6小时，调节ph值到7.0-7.5，得到熊果酸水凝胶的酒红色透明前体溶液；(3)在45-50℃下剧烈搅拌下，向步骤(2)中加入10％w/v的naio4溶液，在45-50℃下搅拌混合物，发生溶胶-凝胶转变，制得复方水凝胶贴片，该水凝胶贴片在外敷过程中发挥抗炎、抗氧化、促修复的作用，促进伤口加快恢复来缓解病人的痛苦，克服了形状难以调控的问题，但粘附力低，与皮肤黏附不牢固。


技术实现要素：

6.为解决上述问题，本发明提供一种复合水凝胶贴片及其制备方法，粘附力强、电阻率低。
7.现有技术中，为了提高复合水凝胶贴片的粘附力，通常的解决办法是将天然高分子材料与人工合成的高分子聚合物混合，利用天然高分子和人工合成的高分子聚合物本身的保水性与皮肤贴合，但是加入的天然高分子和人工合成的高分子聚合物大多为亲水性聚合物组成，因此在水下条件时水凝胶的表面很容易形成水膜，这就削弱了水凝胶表面的基
团与基底的相互作用，且由于水凝胶易在水环境中溶胀，产生的应力也会使水凝胶容易从基底上脱离，因此导致了在一定程度上也导致了水凝胶在水下的弱粘附，导致使用者在用水环境下使用时容易脱落的问题。
8.本发明的技术方案是，提供一种复合水凝胶贴片，包括质量份数如下的组分：0.1-1份天然高分子材料、2-10份无机碱、15-40份去离子水、10-40份包括酰胺基的第一共聚单体、3-15份包括烯烃基的第二共聚单体、20-40份稀释剂、0.01-1份交联剂、0.01-1份光引发剂。
9.本发明解决的第一技术问题是，得到亲夫性好有具备功能性的复合水凝胶贴片，因此本发明的复合水凝胶贴片组分包括三个部分，一是天然高分子材料，具有良好的生物相容性，作为皮肤辅料的基础，二是合成人工高分子材料的原料，使水凝胶贴片具备黏附性、隔离细菌和保持创面湿润等作用，三是将天然高分子材料与人工高分子材料融合的助剂，使人工合成高分子材料在交联固化的过程中将天然高分子包覆在交联的聚合物分子内，则水凝胶贴片即具备亲肤性又具备隔离细菌和保持创面湿润的作用；本发明中，所述第一共聚单体与第二共聚单体可构建高分子半互穿网络结构，提供三维网络结构的骨架，使天然高分子材料及水份被机械的封存于三维网络结构之间，利用天然高分子的持水性使复合水凝胶贴片的含水量高、柔软、粘稠的特性。
10.进一步地，利用共聚物单体的基团特性，本发明解决的第二个方面的问题是复合水凝胶贴片粘附性差的问题，通过以酰胺基的第一共聚单体及烯烃基的第二共聚单体为原料，光交联固化得到双亲性的共聚单体，构建高分子半互穿网络结构，提供三维网络结构的骨架，使天然高分子材料及水份被机械的封存于三维网络结构之间，使得到的水凝胶贴片同时具备生物相容性好与黏附力强的优点。
11.其具体机理为：光交联固化的聚合物同时具有亲水的酰胺基和疏水的烯烃基，具有良好的双亲性，酰胺基与水分子间具有氢键作用，易将水分子拉入网络结构中，当凝胶中的水饱和时，由于烯烃基具有疏水性，以致网络结构紧固，分子间不易滑动，拉近了网络间的距离，促使自由水在网络间的自身扩散空间减小，凝胶不易溶胀，不会因溶胀的应力作用使水凝胶容易从皮肤基底上脱离。
12.优选地，所述天然高分子材料包括海藻酸钠、琼脂、淀粉、壳聚糖、明胶中的一种或几种，所述天然高分子材料具有良好的生物相容性、保水性，能促进创面皮肤的愈合。
13.优选地，所述第一共聚单体包括丙烯酸、甲基丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸的一种或几种，为共聚物提供疏水的烯烃基，以致网络结构紧固，分子间不易滑动，拉近了网络间的距离，促使自由水在网络间的自身扩散空间减小，凝胶不易溶胀，不会因溶胀的应力作用使水凝胶容易从皮肤基底上脱离。
14.优选地，所述第二共聚单体包括丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、n-羟乙基丙烯酰胺的一种或几种，为共聚物提供亲水的酰胺基，酰胺基与水分子间具有氢键作用，易将水分子拉入网络结构中，使复合水凝胶贴片的含水量高而形成柔软、粘稠的特性。
15.优选地，所述交联剂包括乙二醇二丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯、二缩三丙二醇二丙烯酸酯、n,n-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或几种，使线型的分子之间产生化学键，使线型分子相互连在一起，形成网状结构。
16.优选地，所述光引发剂包括二苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环
己基苯基丙酮、2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮中的一种或几种，在紫外光的激发下，引发自由基反应。
[0017]
优选地，所述无机碱是氢氧化钠、氢氧化钾中的至少一种，以强碱条件反应的ph，中和第一共聚单体的酸性。
[0018]
优选地，所述稀释剂是乙二醇、丙三醇中至少一种，作为交联反应的溶剂，使原料相互融合。
[0019]
进一步地，本发明还提供一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，将天然高分子材料加入去离子水中，搅拌溶解，然后加入无机碱，混合均匀后，冰浴降温，得第一混合物；s2.向第一混合物内加入第一共聚单体与第二共聚单体，搅拌均匀后，加入稀释剂、交联剂、光引发剂，混合得第二混合物；s3.将所述第二混合物注入模具中，用紫外光照射交联固化，即得所述复合水凝胶贴片，所述紫外光灯辐照面积为15*20cm，功率24瓦，紫外光照射距离2-5cm，照射时间30s-3min。
[0020]
本方案制备水凝胶贴片的思路为，室温下，反应瓶中加入一定量的去离子水，加入天然高分子材料，搅拌溶解，然后加入无机碱，搅拌溶解、冰浴降温；向其中分批次加入第一共聚单体和第二共聚单体，加入稀释剂、交联剂、光引发剂，搅拌溶清；将此溶液注入组装有离型膜和亲水无纺布的模具中，用紫外光照射交联固化，即得到粘附力强、对皮肤黏附持久的复合水凝胶贴片材料。
[0021]
优选地，所述模具包括以无纺布为隔档的两个镜像单元，所述镜像单元包括依次叠放的玻璃板、离型膜、设有回形孔的硅橡胶片，所述硅橡胶片与所述无纺布贴合，该结构形成由无纺布隔开的两个方形空腔，用于注入反应液，增加了水凝胶贴片使用中的便利性，易于从贴敷表面取下。
[0022]
优选地，所述玻璃板的透光率大于等于95%，所述离型膜的透光率大于等于85%，所述玻璃板为方形玻璃板，边长为13-15cm，厚度2-5mm，所示离型膜为方形离型膜，边长为13-15cm，厚度为0.1-0.3mm，离型力为10-20克力。
[0023]
优选地，所述硅橡胶片的厚度为0.5-1mm，所述硅橡胶片的回形孔宽度小于所述无纺布的宽度，所述硅橡胶片的回形孔长度小于所述无纺布的长度，所述无纺布为方形无纺布，边长为13-15cm，重量为10-15g，所述硅橡胶片的边长为13-15cm，所述硅橡胶片的回形孔边长为8-10cm。
[0024]
本发明的有益效果在于：1.本方案中的复合水凝胶贴片包括三个部分，一是天然高分子材料，具有良好的生物相容性，作为皮肤辅料的基础，二是合成人工高分子材料的原料，使水凝胶贴片具备黏附性、隔离细菌和保持创面湿润等作用，三是将天然高分子材料与人工高分子材料融合的助剂，将合成型的高分子和天然的高分子有机组合，则水凝胶贴片具有二者的优点；2.本发明中，光交联固化的聚合物同时具有亲水的酰胺基和疏水的烯烃基，具有良好的双亲性，酰胺基与水分子间具有氢键作用，易将水分子拉入网络结构中，使复合水凝胶贴片的含水量高而形成柔软、粘稠的特性；另一方面，当凝胶中的水饱和时，由于烯烃基具有疏水性，以致网络结构紧固，分子间不易滑动，拉近了网络间的距离，促使自由水在网
络间的自身扩散空间减小，凝胶不易溶胀，不会因溶胀的应力作用使水凝胶容易从皮肤基底上脱离；3.制备本方案中的复合水凝胶贴片时，使用了模具，该结构形成由无纺布隔开的两个方形空腔，用于注入反应液，增加了水凝胶贴片使用中的便利性，易于从贴敷表面取下。
具体实施方式
[0025]
下面结合实施例对本发明作进一步的详细描述。
[0026]
本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限定本发明的范围。实施例中未注明具体技术或条件者，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过购买获得的常规产品。
[0027]
实施例1一种复合水凝胶贴片，包括质量份数如下的组分：0.1份海藻酸钠、2份氢氧化钠、15份去离子水、10份丙烯酸、3份丙烯酰胺、20份稀释剂、0.01份乙二醇二丙烯酸酯、0.01份二苯甲酮。
[0028]
实施例2一种复合水凝胶贴片，包括质量份数如下的组分：0.1份琼脂、0.2份淀粉、10份氢氧化钾、40份去离子水、40份甲基丙烯酸、15份甲基丙烯酰胺、40份稀释剂、1份乙二醇二丙烯酸酯、1份2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮。
[0029]
实施例3一种复合水凝胶贴片，包括质量份数如下的组分：0.5份壳聚糖、5份氢氧化钾、20份去离子水、30份2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、10份n-羟乙基丙烯酰胺、30份稀释剂、0.05份二缩三丙二醇二丙烯酸酯、1份1-羟基环己基苯基丙酮。
[0030]
实施例4制作模具：将一块边长为15cm、厚度为2mm、透光率为95%的方形玻璃板置于操作台，于所述方形玻璃板上方叠放边长为15cm、厚度为0.1mm、透光率为85%、离型力为10g的方形离型膜，再将设有回形孔的硅橡胶片置于方形离型膜上，所述硅橡胶片的厚度为0.5mm，回形孔为边长为10cm的方形孔，得到镜像单元，重复上述步骤得到相同的第二个镜像单元，将边长为15cm的方形无纺布夹设于上述两个镜像单元之间，得到所述模具。
[0031]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，反应瓶中加入12克去离子水，加入0.1克海藻酸钠，搅拌溶解，然后加入3.90克氢氧化钾，搅拌溶解、冰浴降温，得到第一混合物；s2.在所述第一混合物中分4次加入5克丙烯酸，然后加入7克丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入10克甘油、0.05克二缩三丙二醇二丙烯酸酯、0.03克2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮，搅拌溶清，得到第二混合物；s3.将所述第二混合物注入上述组装的模具中，用365nm波长紫外光照射2分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0032]
实施例5
制作模具：所述制作模具的步骤与实施例4基本相同，不同之处在于，所述玻璃板的透光率为98%，所述离型膜的透光率为90%，所述硅胶橡胶片的厚度为1mm，所述回形孔为边长为8cm的方形孔。
[0033]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，反应瓶中加入15克去离子水，加入0.2克琼脂，搅拌溶解，然后加入1.65克氢氧化钠，搅拌溶解、冰浴降温，得第一混合物；s2.在所述第一混合物中分4次加入3克甲基丙烯酸，然后加入10克丙烯酰胺和2克n-羟乙基丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入4克乙二醇和8克甘油、0.08克聚乙二醇二丙烯酸酯、0.02克2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮，搅拌溶清，得第二混合物；s3.将上述第二混合物注入上述组装的模具中，用365nm波长紫外光照射3分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0034]
实施例6制作模具：所述制作模具的步骤与实施例4基本相同，不同之处在于，所述玻璃板的透光率为97%，所述离型膜的透光率为95%，所述硅胶橡胶片的厚度为0.5mm，所述回形孔为边长为9cm的方形孔。
[0035]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，反应瓶中加入16克去离子水，加入0.1克淀粉，加热搅拌溶解，冷却，然后加入1.94克氢氧化钠，搅拌溶解、冰浴降温，得到第一混合物；s2.在所述第一混合物中分4次加入10克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，然后加入10克丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入15克甘油、0.05克n,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.04克2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮，搅拌溶清，得第二混合物；s3.将所述第三混合物注入组装的模具中，用365nm波长紫外光照射2分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0036]
实施例7制作模具，所述模具与实施例5相同。
[0037]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，反应瓶中加入20克去离子水，加入1克明胶，加热搅拌溶解，然后加入1.10克氢氧化钠，搅拌溶解、冰浴降温，得到第一混合物；s2.在所述第一混合物中加入2克丙烯酸，然后加入10克丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入15克甘油、0.02克乙二醇二丙烯酸酯、0.02克2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮，搅拌溶清，得第二混合物；s3.将所述第二混合物注入上述组装的模具中，用365nm波长紫外光照射3分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0038]
实施例8制作模具，所述模具与实施例5相同。
[0039]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，反应瓶中加入10克去离子水，加入0.2克海藻酸钠，搅拌溶解，然后加入0.96克氢氧化钠，搅拌溶解、冰浴降温，得第一混合物；s2.在所述第一混合物中分4次加入5克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，然后加入5克
丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入10克甘油、0.02克二缩三丙二醇二丙烯酸酯、0.02克2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮，搅拌溶清，得第二混合物；s3.将所述第二混合物注入上述组装的模具中，用365nm波长紫外光照射2分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0040]
实施例9制作模具，所述模具与实施例6相同。
[0041]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：s1.室温下，反应瓶中加入13克去离子水，加入0.2克淀粉，搅拌溶解，然后加入1.36克氢氧化钾，搅拌溶解、冰浴降温，得第一混合物；s2.在所述第一混合物中分4次加入5克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，然后加入10克丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入10克甘油、0.02克n,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.02克2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮，搅拌溶清，得第二混合物；s3.将所述第二混合物注入上述组装的模具中，用365nm波长紫外光照射2分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0042]
对比例1一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：室温下，反应瓶中加入13克去离子水，加入1.5克氢氧化钾，搅拌溶解、冰浴降温；向其中分4次加入5克2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸，然后加入10克丙烯酰胺，搅拌溶清，依次加入10克甘油、0.02克n,n-亚甲基双丙烯酰胺、0.02克2-羟基-2-甲基-1-[4-（2-羟基乙氧基）苯基]-1-丙酮，搅拌溶清；将此溶液注入培养皿中，控制注入厚度为0.5-1mm，用365nm波长紫外光照射2分钟交联固化，得到复合水凝胶贴片材料。
[0043]
对比例2制作模具，所述模具与实施例6相同。
[0044]
一种复合水凝胶贴片的制备方法，包括以下步骤：室温下，反应瓶中加入13克去离子水，加入1.5克氢氧化钾，1克明胶，搅拌溶解、冰浴降温；向其中加入 5克丙烯酸-丙烯酸甲酯共聚物，搅拌溶清，将此溶液注入组装的模具中，得到复合水凝胶贴片材料。
[0045]
测试将实施例6-13及对比例1-2所制备得到的复合水凝胶贴片材料进行ph值、电阻率、黏附力测试，结果如表1所示，具体测试方法如下：ph值测试：测试ph值的仪器是梅特勒托伦多fiveeasy plus fe28型ph计，测试的是注入模具之前的溶液的ph值；电阻率测试：测试仪器是上海辰华chi600e 电化学工作站；测试方法如下：将水凝胶裁剪成20mm*20mm方片，除去两侧离型膜，贴在两片不锈钢钢板上，将钢板分别连入电化学工作站的两个接线端，交流阻抗法测试凝胶片的交流阻抗；粘附力测试：测试粘附力的仪器是广东科建仪器有限公司kj-1065系列电脑式拉压力试验机;测试粘附力的方法如下：将复合水凝胶贴片用裁纸刀裁成13cm*2.0cm的窄条，剥
去一面离型膜；留空4cm，将9cm左右的水凝胶粘贴在载样不锈钢片上，用仪器所带滚轮压在另一面离型膜上将水凝胶样条碾压三次；然后剥去离型膜，将留空的一头夹在仪器夹具上；调整夹具高度，使水凝胶形成90度折叠角度；设置夹具移动速率，测试，收集水凝胶在钢板上剥离时的力的数据。
[0046]
表1 复合水凝胶贴片的理化性质项目ph值电阻率（ω
·
m）90度粘附力（n）实施例46.518.54.19实施例56.127.94.25实施例66.228.44.54实施例76.347.34.77实施例86.777.14.78实施例96.848.24.53对比例14.7312.50.60对比例24.5210.61.02以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。