基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶及其制备方法和应用

1.本发明基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶及其制备方法和应用，涉及纳米催化技术、广谱抗菌技术、水凝胶敷料制备技术领域。


背景技术：

2.随着多药耐药性微生物的出现，抗菌生物材料在公共卫生和生物医学技术中起着有效抑制细菌感染的关键作用。在这方面，抗菌水凝胶已被认为是传统解决方案的优秀替代品。在医疗中，由于伤口具有特定且复杂的微环境，如果处理不当，皮肤/组织伤口很容易引起严重的细菌感染，尤其是由于某些慢性伤口的愈合时间通常长达1-2周甚至更长，而且治愈伤口所需的敷料需要频繁更换，造成资源的浪费。因此，开发具有自粘性且高效广谱抗菌并可以加速伤口修复的多功能敷料是当前亟待解决的问题。
3.近年来，纳米酶在解决细菌耐药性的问题上具有很好的应用前景。在复杂的伤口环境中，具有单一类酶活性的纳米酶表现出较差的抗菌效果和伤口愈合效果(类氧化酶活性、类过氧化物酶活性、类过氧化氢酶活性和类超氧化物歧化酶活性)。因此，制备具有集多种类酶活性于一体的纳米酶是当务之急。
4.由于贻贝启发的水凝胶具有类似于细胞外基质的柔软特性、可用的潮湿环境、调节的物理/化学特性以及出色的组织粘附性和生物相容性，因此被认为是很有前途的伤口敷料替代品。cn 113265021a公开了一种铁基纳米酶水凝胶的制备方法及应用，其通过原位自由基聚合法制备得到铁基纳米酶水凝胶，具有类过氧化物酶活性，在h2o2存在的条件下，该材料的大孔性和正电性可在羟基自由基的破坏范围内捕获和限制细菌，固定羟基自由基，最终杀死细菌。但这种材料只具有单一的类酶活性(类过氧化物酶)，而且其粘附性较差，在使用过程中需要经常更换，只能起到有限的杀菌效应，不能达到长效杀菌。lu等(mussel-inspired nanozyme catalyzed conductive and self-setting hydrogel for adhesive and antibacterial bioelectronics[j].bioactive materials,2021,6,2676-2687.)通过使用单宁酸(ta)原位还原ag纳米颗粒，制备了一种ta-ag纳米酶。然后使用该纳米酶在不需要外部刺激的情况下制备了导电、抗菌和粘附性水凝胶。但研究者仅仅采用了一种金属纳米酶(ag纳米颗粒)。虽然纳米酶通过pod样催化反应生成的活性氧物种与银的固有杀菌活性的协同作用赋予水凝胶抗菌活性，但伤口愈合涉及抗菌、抗氧化和修复的过程，仅为单一抗菌性能不能满足伤口的快速愈合。而本专利方案中将具有多种类酶活性的纳米酶与自粘性水凝胶复合在一起用于慢性伤口的愈合过程中，其中抗菌阶段纳米酶在微酸的水凝胶中产生活性氧用于抗菌，在抗氧化阶段纳米酶在中性水凝胶中消除过度表达的自由基以免发生氧化应激，在修复阶段利用抗氧化阶段产生的氧气促进新血管和结缔组织是重建，同时对抵抗感染也是必需的。再加上水凝胶为环境提供的潮湿环境，共同促进胶原蛋白沉积和血管生成，显著加速皮肤重建。
[0005]
综上所述，将具有多种类酶活性的纳米酶与自粘性水凝胶复合在一起用于慢性伤口的愈合中，既能表现出显著的抗菌性能，又能表现出优异的清除自由基能力，并为伤口愈
合提供丰富的o2和潮湿的环境，从而促进胶原蛋白沉积和血管生成显着加速皮肤重建。


技术实现要素：

[0006]
本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶及其制备方法和应用，通过纳米酶与水凝胶的复合，得到一种高效抑菌、抗感染能力更好，伤口愈合时间明显缩短的水凝胶。
[0007]
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：
[0008]
基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0009]
步骤1)将适量水凝胶单体溶液和交联剂水溶液混合均匀，得到分散液ⅰ；
[0010]
步骤2)在所述分散液ⅰ中加入一定浓度的纳米酶，混合均匀，得到分散液ⅱ；
[0011]
步骤3)在所述分散液ⅱ中加入引发剂，混合均匀，得到混合溶液ⅲ；
[0012]
步骤4)将所述混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置1-30min，成型后，用去离子水清洗表面，即得基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶；
[0013]
步骤5)在水凝胶的外表面贴敷一层无纺布或半透膜，即得基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶敷料。
[0014]
所述水凝胶单体、交联剂、纳米酶、引发剂的质量浓度用量比为：10-20:1:2-20:2-20。
[0015]
步骤1)-3)中采用磁力搅拌方式混合均匀，磁力搅拌的速度为200-600rpm。
[0016]
进一步的，所述混合溶液ⅲ中，水凝胶单体的浓度为0.1-1g/ml，交联剂浓度为0.005-0.05g/ml，纳米酶的含量为0.01-1g/ml，引发剂的浓度为0.01-0.1g/ml。
[0017]
进一步的，所述水凝胶单体包括丙烯酸、丙烯酰胺、n-异丙基丙烯酰胺、单宁酸、茶多酚、多巴胺和甲基丙烯酰胺中的至少一种；
[0018]
进一步的，所述交联剂包括n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、双键化丁香酚、纳米黏土、四甲基乙二胺中的至少一种。
[0019]
进一步的，所述纳米酶为能够产生活性氧物种(ros)的类酶。所述能够产生活性氧物种的类酶包括金属纳米酶、金属氧化物纳米酶、非金属纳米酶、杂化纳米酶或单原子酶中至少一种的类氧化酶、过氧化物酶、过氧化氢酶或超氧化物歧化酶。
[0020]
进一步的，所述金属纳米酶为au、ag、pt、pd、rh、ru、fe、co、ni、cu或mn金属单质形成的酶；所述非金属纳米酶为碳化物、氮化物、磷化物、硼化物或碳量子点纳米酶。
[0021]
进一步的，所述引发剂水溶液的浓度为0.01-0.1g/ml；所述引发剂包括过硫酸铵、酮戊二酸、过硫酸钾和聚乙二醇二丙烯酸酯中的至少一种。
[0022]
根据上述的方法制备得到的基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶。
[0023]
将所述的基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶外表面贴敷一层无纺布或半透膜，制得的一种基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶敷料。无纺布、半透膜等有一定的透气性，又能防止外界细菌进入水凝胶的织物或薄膜，制备成基于四酶活性纳米酶的自粘性的水凝胶敷料。
[0024]
本发明的基于四酶活性纳米酶的自粘性的水凝胶敷料，为抗细菌感染和加速修复双效合一的水凝胶敷料。其抗菌性能为广谱抗菌且不会产生耐药性。
[0025]
基于四酶活性纳米酶的自粘性的水凝胶敷料的应用范围包括但不限于烧伤、刀
伤、糖足、慢性创面等。
[0026]
本发明和现有技术相比具有以下有益效果：
[0027]
(1)本发明提供的基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶敷料通过在不同伤口环境中表现出不同的类酶活性(例如，酸性环境下，类过氧化物酶可以将过氧化氢(h2o2)转化为羟基自由基(
·
oh)，起到抗菌的效果；类氧化酶可以将氧气转化为h2o2，为抗菌阶段补充一定的h2o2；中性或碱性环境可以将h2o2或o2·-转化为o2，为伤口修复阶段提供必需的氧气)，从而实现高效广谱杀菌、抗炎和组织修复的目的。
[0028]
(2)本发明制备的基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶敷料通过动态控制酚醌基团之间的氧化还原平衡实现长期粘附性，达到了可重复使用的目的，有效的固定了伤口处细菌且阻绝了细菌的侵入，防止了敷料资源的浪费。而水凝胶可以保持伤口局部湿润，加速伤口的愈合，还有吸收少量渗液的作用。
[0029]
(3)本发明制备的仿贻贝水凝胶敷料中所采用的纳米酶包含多种不同粒径尺寸的金属纳米酶，通过往伤口上定期喷涂低浓度过氧化氢溶液，在纳米酶的作用下可以持续提供活性氧物种，有效的促进了伤口的愈合。
[0030]
(4)本发明提供的制备方法原料成本低，工艺简单，实验周期短，制备条件温和，可室温操作，无需外界刺激，无有毒物质产生，环境友好，易于批量生产。
附图说明
[0031]
图1为本发明实施例1所制备得到的mn基纳米酶的hrtem图像和eds mapping图像。
[0032]
图2为本发明实施例1所制备得到的mn基纳米酶的ros活性图。
[0033]
图3为本发明实施例5所制备得到的碳基纳米酶的类pod活性图。
[0034]
图4为本发明实施例1所制备得到的mn基纳米酶的体外抗菌性能图。
[0035]
图5为本发明实施例1所制备得到的mn基纳米酶水凝胶体外抗菌性能图。
具体实施方式
[0036]
下面结合附图对本发明作进一步说明。
[0037]
1.基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶的制备方法，以金属纳米酶自粘性水凝胶为例，本发明所述的金属纳米酶能够产生活性氧物种。
[0038]
金属纳米酶的制备采用将纳米酶前体聚合物与金属化合物进行煅烧，前体聚合物与金属化合物的比例为：0.5-5：1，得到金属纳米酶。金属纳米酶可以是au、ag、pt、pd、rh、ru、fe、co、ni、cu或mn金属单质形成的酶。
[0039]
基于金属纳米酶的自粘性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0040]
步骤1)将适量水凝胶单体溶液和交联剂水溶液混合均匀，得到分散液ⅰ；
[0041]
步骤2)在所述分散液ⅰ中加入一定浓度的金属纳米酶，混合均匀，得到分散液ⅱ；
[0042]
步骤3)在所述分散液ⅱ中加入引发剂，混合均匀，得到混合溶液ⅲ；
[0043]
步骤4)将所述混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置1-30min，成型后，用去离子水清洗表面，即得基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶；
[0044]
步骤5)在水凝胶的外表面贴敷一层无纺布或半透膜，即得基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶敷料。
[0045]
所述水凝胶单体、交联剂、纳米酶、引发剂的质量浓度用量比为：10-20:1:2-20:2-20。
[0046]
以mn基纳米酶自粘性水凝胶为例，其制备包括以下步骤：
[0047]
前体聚合物的制备：将曲拉通、苯胺和吡咯溶解搅拌均匀后，与引发剂(引发剂为过硫酸铵、酮戊二酸、过硫酸钾或聚乙二醇二丙烯酸酯)低温0-3℃反应得到。曲拉通、苯胺、吡咯和引发剂的质量比例为：5-10：30-50：20-30：150-200。
[0048]
mn基纳米酶的制备：将前体聚合物在800-1200℃高温煅烧后与mncl2·
4h2o混匀搅拌1-3h，离心水洗后烘干过夜，然后再经800-1200℃的高温煅烧1-3h，最终得到mn基纳米酶。前体聚合物与mncl2·
4h2o的质量比是0.5-5：1。
[0049]
mn基纳米酶水凝胶的制备：依次将丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液加入反应器中，搅拌至完全均匀，得到分散液ⅰ；将制备得到的mn基纳米酶分散液加入到分散液ⅰ中，继续搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将过硫酸铵水溶液和去离子水加入到分散液ⅱ中，搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置，待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到基于四酶活性纳米酶的自粘性的mn基纳米酶水凝胶。本步骤中：丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米酶、过硫酸铵的质量浓度比为：10-20:1:2-20:2-20。
[0050]
实施例1
[0051]
(1)mn基纳米酶的制备及ros活性测试
[0052]
称取0.06g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.38ml苯胺和0.29ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的1.825g过硫酸铵，静置反应12h，水洗干燥后得到前体聚合物。将聚合物在1000℃高温煅烧后与同质量的mncl2·
4h2o混匀搅拌2h，离心水洗后烘干过夜，然后再经1000℃的高温煅烧2h，最终得到mn基纳米酶，并将其标记为c-mn。
[0053]
(2)基于四酶活性纳米酶的自粘性mn基纳米酶水凝胶的制备
[0054]
依次将3ml丙烯酸、和0.5ml的n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液(浓度为0.01g/ml)加入反应器中，磁力搅拌3min至完全均匀，得到分散液ⅰ；将本实施例步骤(1)制备得到的0.2ml mn基纳米酶分散液(浓度为0.022g/ml)加入到分散液ⅰ中，继续磁力搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将1.3ml过硫酸铵水溶液(浓度为0.02g/ml)和5ml去离子水加入到分散液ⅱ中，磁力搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置20min。待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到基于四酶活性纳米酶的自粘性的mn基纳米酶水凝胶。
[0055]
(3)mn基纳米酶的ros活性测试
[0056]
如图1为所制备得到的mn基纳米酶的hrtem图像(高分辨透射电镜图，图a)和eds mapping图像(能量分布面扫描分析图，图b)。从图1中可以看出，成功制备了mn基空心球状的纳米酶，直径在100nm左右。图b的eds mapping图中，右上图为碳c分布图，左下图为氮n分布图，右下图为锰mn分布图，左上图为三种元素的综合分布图，从eds mapping图中可以看出mn在纳米酶表面均匀分散。
[0057]
通过便携式溶解氧测定仪和紫外可见分光光度计对所制备mn基纳米酶的ros活性进行测试。如图2为所制备得到的mn基纳米酶的ros活性图(a是类氧化物酶活性图(oxd)，b是类过氧化物酶活性图(pod)，c是类过氧化氢酶活性图(cat)，d是类超氧化物歧化酶活性
图(sod)。)。图2中，a图为mn基类氧化物酶溶解氧测定结果，图中显示随着时间的推移，氧气含量的浓度变化趋势；b图为mn基类过氧化物酶紫外可见光谱图，c图为mn基类过氧化氢酶紫外可见光谱图，图中显示波长652nm处，吸光度强度随着ph值不同和时间变化的趋势；d图中显示mn基类超氧化物歧化酶的吸光度强度。从图2中可以看出，制备得到的mn基纳米酶具有四种类酶活性，可以作为产生活性氧的类酶使用。
[0058]
(4)mn基纳米酶的体外抗菌实验
[0059]
采用平板计数法对mn基纳米酶抗菌性能进行了试验。革兰氏阴性菌(大肠杆菌，e.coli)、革兰氏阳性菌(金黄色葡萄球菌，s.aureus)分别用mn基纳米酶进行不同的处理：nir( )h2o2( )，nir( )h2o2(-)，nir(-)h2o2( )和nir(-)h2o2(-)。将不同浓度的mn基纳米酶溶液与100μl的细菌溶液在96孔板中混合，最终mn基纳米酶浓度分别为(0，25，50，100，200)μg/ml。各孔溶液总体积为200μl，过氧化氢最终浓度为200μm。孵育1小时后，nir( )h2o2( )和nir( )h2o2(-)组进一步用1064nm激光(1w/cm2)照射5min。然后各组在37℃下继续孵育2h。细菌溶液稀释后取100μl涂在lb琼脂上，37℃培养24h后，计算平板菌落并评估抗菌效率。如图4为所制备mn基纳米酶的体外抗菌实验数据图。a图为mn基纳米酶对大肠杆菌杀菌性能图，横坐标为纳米酶浓度，纵坐标为细菌存活率；b图为mn基纳米酶对金黄色葡萄球菌杀菌性能图，横坐标为纳米酶浓度，纵坐标为细菌存活率。从图4中可以看出，mn基纳米酶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有高效的杀菌效应，而且该纳米酶还具有光热的特性。
[0060]
(5)基于四酶活性纳米酶的自粘性mn基纳米酶水凝胶体外抗菌实验
[0061]
采用圆片扩散法(rota,carraminana,burillo,&herrera,2004)验证可重复使用自粘性mn基纳米酶水凝胶对大肠杆菌(e.coil)、金黄色葡萄球菌(s.aureus)和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌(mrsa)的抗菌活性。首先将营养琼脂在高压灭菌器中灭菌并冷却至45-50℃，然后倒入90mm皮氏培养皿中，过夜铺展100ml新鲜接种物悬浮液(对数生长期细胞)。固化后，将mn基纳米酶水凝胶样品(直径6mm)转移到皮氏培养皿中。同样，将不含mn基纳米酶的水凝胶作为空白对照。接种的圆片在37℃下培养24h。水凝胶的抗菌活性通过样品周围抑制区(diz)的直径(包括水凝胶直径)进行评估，该直径通过数字卡尺测量(akin,aktumsek,&nostro,2010)，并以毫米为单位记录，以评估样品之间的抗菌活性。所有试验均一式三份进行。如图5为所制备mn基纳米酶水凝胶体外抗菌实验数据图。从图5中的对比结果可以得出，制备得到的mn基纳米酶水凝胶在h2o2存在的条件下对大肠杆菌的杀菌效率为50％左右，这说明纳米酶在水凝胶抗菌过程中起到至关重要的作用。
[0062]
实施例2
[0063]
(1)称取0.05g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.20ml苯胺和0.20ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的1.50g过硫酸铵，静置反应8h，水洗干燥后得到前体聚合物。将前体聚合物在800℃高温煅烧后与mncl2·
4h2o混匀搅拌1h，离心水洗后烘干过夜，然后再经800℃的高温煅烧1-3h，最终得到mn基纳米酶。前体聚合物与mncl2·
4h2o的质量比是0.5：1。
[0064]
(2)基于四酶活性纳米酶的自粘性mn基纳米酶水凝胶的制备
[0065]
依次将丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液(浓度为0.01g/ml)加入反应器中，磁力搅拌2min至完全均匀，得到分散液ⅰ；将本实施例步骤(1)制备得到的mn基纳米酶分散液(浓度为0.022g/ml)加入到分散液ⅰ中，继续磁力搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将过硫
酸铵水溶液(浓度为0.02g/ml)和5ml去离子水加入到分散液ⅱ中，磁力搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置30min。待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到基于四酶活性纳米酶的自粘性的mn基纳米酶水凝胶。
[0066]
丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米酶、过硫酸铵的质量浓度比为：10:1:2:2。
[0067]
实施例3
[0068]
(1)称取0.10g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.50ml苯胺和0.30ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的2.00g过硫酸铵，静置反应12h，水洗干燥后得到前体聚合物。将前体聚合物在1200℃高温煅烧后与mncl2·
4h2o混匀搅拌3h，离心水洗后烘干过夜，然后再经800℃的高温煅烧1-3h，最终得到mn基纳米酶。前体聚合物与mncl2·
4h2o的质量比是0.5：1。
[0069]
(2)基于四酶活性纳米酶的自粘性mn基纳米酶水凝胶的制备
[0070]
依次将丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液(浓度为0.01g/ml)加入反应器中，磁力搅拌至完全均匀，得到分散液ⅰ；将本实施例步骤(1)制备得到的mn基纳米酶分散液(浓度为0.022g/ml)加入到分散液ⅰ中，继续磁力搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将过硫酸铵水溶液(浓度为0.02g/ml)和5ml去离子水加入到分散液ⅱ中，磁力搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置30min。待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到基于四酶活性纳米酶的自粘性的mn基纳米酶水凝胶。
[0071]
丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米酶、过硫酸铵的质量浓度比为：20:1:20:20。
[0072]
实施例4
[0073]
(1)称取0.08g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.40ml苯胺和0.25ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的1.50g过硫酸铵，静置反应10h，水洗干燥后得到前体聚合物。将前体聚合物在1100℃高温煅烧后与mncl2·
4h2o混匀搅拌4h，离心水洗后烘干过夜，然后再经1100℃的高温煅烧3h，最终得到mn基纳米酶。前体聚合物与mncl2·
4h2o的质量比是5：1。
[0074]
(2)基于四酶活性纳米酶的自粘性mn基纳米酶水凝胶的制备
[0075]
依次将丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液(浓度为0.01g/ml)加入反应器中，磁力搅拌至完全均匀，得到分散液ⅰ；将本实施例步骤(1)制备得到的mn基纳米酶分散液(浓度为0.022g/ml)加入到分散液ⅰ中，继续磁力搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将过硫酸铵水溶液(浓度为0.02g/ml)和5ml去离子水加入到分散液ⅱ中，磁力搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置30min。待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到基于四酶活性纳米酶的自粘性的mn基纳米酶水凝胶。
[0076]
丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米酶、过硫酸铵的质量浓度比为：10:1:10:5。
[0077]
2.基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶的制备方法，以非金属纳米酶自粘性水凝胶为例，本发明所述的非金属纳米酶能够产生活性氧物种。
[0078]
非金属纳米酶的制备采用将纳米酶前体聚合物与非金属化合物进行煅烧，前体聚合物与非金属化合物的比例为：0.5-5：1，得到非金属纳米酶。非金属纳米酶可以是碳化物、氮化物、磷化物、硼化物或碳量子点纳米酶。
[0079]
基于非金属纳米酶的自粘性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
[0080]
步骤1)将适量水凝胶单体溶液和交联剂水溶液混合均匀，得到分散液ⅰ；
[0081]
步骤2)在所述分散液ⅰ中加入一定浓度的非金属纳米酶，混合均匀，得到分散液ⅱ；
[0082]
步骤3)在所述分散液ⅱ中加入引发剂，混合均匀，得到混合溶液ⅲ；
[0083]
步骤4)将所述混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置1-30min，成型后，用去离子水清洗表面，即得基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶；
[0084]
步骤5)在水凝胶的外表面贴敷一层无纺布或半透膜，即得基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶敷料。
[0085]
所述水凝胶单体、交联剂、纳米酶、引发剂的质量浓度用量比为：10-20:1:2-20:2-20。
[0086]
以碳基纳米酶自粘性水凝胶为例，其制备包括以下步骤：
[0087]
前体聚合物的制备：将曲拉通、苯胺和吡咯溶解搅拌均匀后，与引发剂(引发剂为过硫酸铵、酮戊二酸、过硫酸钾或聚乙二醇二丙烯酸酯)低温0-3℃反应得到。曲拉通、苯胺、吡咯和引发剂的质量比例为：5-10：30-50：20-30：150-200。
[0088]
碳基纳米酶的制备：将前体聚合物经不同碳化温度进行高温煅烧1-3h，最终得到不同温度下的碳基纳米酶。
[0089]
碳基纳米酶水凝胶的制备：依次将丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液加入反应器中，搅拌至完全均匀，得到分散液ⅰ；将制备得到的碳基纳米酶分散液加入到分散液ⅰ中，继续搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将亚硫酸铵水溶液和去离子水加入到分散液ⅱ中，搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置，待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到基于四酶活性纳米酶的自粘性的碳基纳米酶水凝胶。本步骤中：丙烯酸、n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺、纳米酶、亚硫酸铵的质量浓度比为：10-20:1:2-20:2-20。
[0090]
实施例5
[0091]
不同温度下碳基纳米酶的制备
[0092]
称取0.06g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.38ml苯胺和0.29ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的1.825g过硫酸铵，静置反应12h，水洗干燥后得到前体聚合物。然后再经不同碳化温度(200、400、800和1000℃)进行高温煅烧2h，最终得到不同温度下的碳基纳米酶酶样品，并将其标记为c2、c4、c8和c12。然后将这些碳基纳米酶进行催化tmb反应以测试其类pod活性。
[0093]
如图3为所制备得到的碳基纳米酶的类pod活性数据图。从图3中可以看出，随着碳化温度的不断升高，652nm处的吸光度是逐渐降低的，这说明所制备的碳酶的活性是随碳化温度的升高而降低的，其中性能最优异的是c2。
[0094]
自粘性碳基纳米酶水凝胶的制备
[0095]
依次将3.5ml丙烯酸、和0.8ml的n,n
’‑
亚甲基双丙烯酰胺水溶液加入反应器中，磁力搅拌4min至完全均匀，得到分散液ⅰ；将制备得到的0.5ml碳基纳米酶分散液加入到分散液ⅰ中，继续磁力搅拌至分散均匀，得到分散液ⅱ；将2.2ml亚硫酸铵水溶液和3ml去离子水加入到分散液ⅱ中，磁力搅拌至完全均匀，得到混合溶液ⅲ；将混合溶液ⅲ倒入水凝胶成型模具中，室温静置15min。待水凝胶成型后，用去离子水清洗表面，得到自粘性的碳基纳米酶
水凝胶。
[0096]
实施例6
[0097]
不同温度下碳基纳米酶的制备
[0098]
称取0.02g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.30ml苯胺和0.20ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的1.0g过硫酸铵，静置反应12h，水洗干燥后得到前体聚合物。然后再经不同碳化温度(200、400、800和1000℃)进行高温煅烧2h，最终得到不同温度下的碳基纳米酶酶样品。
[0099]
实施例7
[0100]
不同温度下碳基纳米酶的制备
[0101]
称取0.1g曲拉通加入水中超声溶解，后加入0.50ml苯胺和0.50ml吡咯，搅拌均匀后放入冰盒，后加入预冷的2.0g过硫酸铵，静置反应10h，水洗干燥后得到前体聚合物。然后再经不同碳化温度(200、400、800和1000℃)进行高温煅烧3h，最终得到不同温度下的碳基纳米酶酶样品。
[0102]
本发明提供的基于四酶活性纳米酶的自粘性水凝胶及敷料，含有的纳米酶在抗菌和修复过程中起到催化双氧水分解的作用，充当类酶特性，如过氧化物酶、过氧化氢酶、氧化酶等作用。在伤口清理后，喷涂低浓度的双氧水，通过纳米酶催化双氧水产生高毒性羟基自由基、单线态氧、超氧阴离子等活性氧中的一种或者多种，实现高效杀菌，其纳米酶种类丰富；也可以催化产生氧气，氧气对于新血管与结缔组织的重建和感染能力的构建很重要，对难愈合伤口的治疗很关键。该水凝胶敷料的制备条件温和，操作简便，通过可重复自粘性达到了可重复使用的目的，通过定期喷涂双氧水，以达到长效抗菌的目的；而水凝胶可以保持伤口局部湿润，加速伤口的愈合，还有吸收少量渗液的作用。
[0103]
本发明基于四酶活性纳米酶的自粘性的水凝胶在于其可以利用限域空间和电子转移维持酚醌化学平衡从而实现仿贻贝自粘附和与皮肤的反复粘附，达到敷料的重复利用，隔一定时间，可以再次喷涂双氧水，以达到长效抗菌的目的；而水凝胶可以保持伤口局部湿润，加速伤口的愈合，还有吸收少量渗液的作用。
[0104]
本发明中的水凝胶中无需使用额外的胶水，避免了局部皮肤因长期粘贴造成的过敏，利用可反复粘贴的特性降低了患者的经济成本。本发明所使用原料具有成本低、生物相容性良好等优点，且水凝胶敷料的工艺简单，生产周期短，无有毒物质产生，易于批量生产。
[0105]
需要说明的是，术语“包括”或者任何其它类似用语旨在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、物品或者设备/装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其它要素，或者还包括这些过程、物品或者设备/装置所固有的要素。
[0106]
上面结合附图对本发明的实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。