一种促进伤口愈合的生物基粘附性水凝胶贴片的制备方法及其产品和应用

1.本发明涉及化学合成制备水凝胶材料领域，具体涉及一种促进伤口愈合的生物基粘附性水凝胶贴片的制备方法及其产品和应用。


背景技术：

2.皮肤披覆在人体的表层，具有保护、排泄、调节体温和感受外界刺激等功能。作为人体的第一大器官，皮肤约占体重的16％，成人皮肤面积约为1.2-2.0平方米。皮肤是直接与外界环境相接触的组织，是保护人体抵御外界感染和损害的天然屏障。
3.但是，受外界的病原微生物感染或者是体内的病变影响，造成皮肤损伤，导致伤口的形成。根据伤口恢复到正常状态的时间可以将伤口分为急性伤口和慢性伤口。急性伤口是指受到外在刺激，如尖锐性器械刺划等造成的伤口，根据伤口的深度和创面大小不同，一般会在若干月内愈合。而慢性伤口的愈合时间较长，愈合过程是缓慢甚至难以愈合。
4.传统的伤口敷料属于被动型，主要是纱布和绷带，适用于干燥和清洁良好的伤口。纱布主要是由编织或无编织棉纤维、粘胶纤维和聚酯制成，纤维结构能够从开放性伤口吸收渗出物和液体。这种敷料可用于治疗下肢溃疡、烧伤和压疮性创面，但是该敷料需要频繁更换，不适合用于干性伤口和干性疤痕。
5.水凝胶是一种能够富含大量水或生物流体的三维网状聚合物，因为其具有交联结构，所以水凝胶具有超高的吸水能力，在液体环境中发生的是溶胀而不溶解，并且水凝胶与人体的相关组织具有相似的结构，被广泛应用于各种生物材料。水凝胶不仅提供合适的微环境，还可以作为物理屏障来阻挡细菌并且预防伤口感染，为伤口修复提供有利条件。如公开号为 cn113999426a的中国专利公开了一种多孔结构双层明胶水凝胶驱动器的制备方法，具体包括以下步骤：(1)明胶溶液的制备：按比例将明胶加入水，在水浴下磁力搅拌获得明胶溶液；(2)固态明胶的制备：明胶溶液注入模具中，冷藏获得无尘纸-固态明胶；(3)构建多孔结构:将预成型后的固态明胶放入冰箱中冷冻构建出多孔结构；(4)交联:将步骤(3)中得到多孔结构的明胶水凝胶置于交联剂中浸泡得到无序多孔结构明胶水凝胶。如公开号为 cn109749098a的中国专利公开了一种物理/化学双交联网络高强度明胶水凝胶及其制备方法，包括：利用traut’s试剂、甲基丙烯酸酐试剂分别对明胶、壳聚糖进行修饰；水凝胶的制备；利用碱性硫酸盐溶液浸泡法引入物理、化学交联制得双交联网络高强度明胶-壳聚糖水凝胶。
6.但水凝胶材料的粘附性能差，形状难以调控，强度差等因素制约了水凝胶在皮肤创面修复中的广泛应用。现有的解决办法一般是将天然高分子材料与人工合成的亲水性高分子聚合物混合，但是此种形成的水凝胶的粘附性不足，且水凝胶在水环境中易溶胀，产生的应力容易使材料从基底上脱离，更降低了水凝胶在水下的弱粘附，导致贴片易脱落。


技术实现要素：

7.本发明的目的在于提供一种促进伤口愈合的生物基粘附性水凝胶贴片的制备方法及其产品和应用，本发明提供的制备方法简单又环保，制备得到的水凝胶贴片将天然分子硫辛酸和胞嘧啶核苷与明胶结合起来，能有效用于促进伤口愈合。
8.本发明提供如下技术方案：
9.一种促进伤口愈合的生物基粘附性水凝胶贴片的制备方法，所述制备方法包括：
10.(1)将硫辛酸和胞嘧啶核苷混合后反应得到硫辛酸胞嘧啶；
11.(2)将明胶和甲基丙烯酸酐混合后反应得到甲基丙烯酰化明胶 gelma；
12.(3)将硫辛酸胞嘧啶和gelma共混升温，聚合得到生物基粘附性水凝胶贴片。
13.本发明通过对两种绿色天然分子明胶和硫辛酸分别进行改性，制备得到含有聚合双键的中间体gelma和含有双硫键的硫辛酸胞嘧啶，再通过共混升温的方式，硫辛酸的双硫键和甲基丙烯酰化明胶的双键可以在一定条件下进行聚合反应，制备得到粘附性强，形状可以调控，强度高的促伤口愈合的生物基粘附性水凝胶。
14.在步骤(1)中，所述硫辛酸和胞嘧啶核苷的投料比为0.1～0.5mol： 0.12～0.6mol。
15.在步骤(1)中，所述反应的条件为：在0～50℃反应12～48h。起到粘附性效果的双硫键来源于硫辛酸及其衍生物。双硫键在0～50℃条件下很容易发生聚合，所以反应过程中温度控制非常重要。
16.在步骤(1)中，反应结束后，通过tlc和过柱分离得到所需的产物，并对产物进行核磁表征。对反应起始原料和最终产物用红外对比，确定反应过程中官能团的变化。
17.在步骤(2)中，所述明胶和甲基丙烯酸酐的投料比为0.1～0.5mol： 0.5～5mol。当接枝效率降低时，大部分的产物为未反应的氨基。只有当投入的甲基丙烯酸酐的量增加，反应时间延长时，接枝效率会大于70％，此时为高接枝率。
18.在步骤(2)中，所述反应的条件为：在0～100℃反应4～48h。
19.在步骤(2)中，反应结束后，通过透析的方法分离得到所需的产物，并对产物进行冷冻干燥。对反应起始原料和最终产物用核磁进行对比，确定反应过程中官能团的变化。
20.在步骤(3)中，所述硫辛酸胞嘧啶和gelma的投料比为：1：2～2： 1；升温至90～110℃。通过控制两者的聚合比和反应温度，可以得到一系列不同粘度的水凝胶贴片。
21.优选地，将硫辛酸胞嘧啶和gelma按照投料比为1：1的顺序加入到甲醇/水等比例的体系中，升温至100℃固化得到促进伤口愈合的生物基粘附性水凝胶贴片。此时制备得到的生物基粘附性水凝胶贴片软硬适中且具有较强的粘附性。
22.本发明还提供了一种上述制备方法得到的生物基粘附性水凝胶贴片。
23.本发明还提供了一种上述生物基粘附性水凝胶贴片在制备皮肤创面修复的产品中的应用。
24.硫辛酸和胞嘧啶核苷都是人体不可或缺的小分子，，对受伤皮肤创面修复，血管生成，细胞增殖等过程具有一定的促进作用，能加速皮肤创面修复过程。甲基丙烯酰化明胶(gelma)是一种通过在明胶中引入甲基丙烯酰基制备而得的交联水凝胶，具有可注射、成胶快、机械性能较好、生物相容性好、适合定制生物打印以及容易与各种细胞类型结合等优势。将这两点的优势结合起来，制备得到新型可注射粘附性水凝胶贴片，能够加快患者伤口
愈合，减少病患痛苦。
25.与现有技术相比，本发明的优势如下：病患者伤口难愈合的问题是临床上亟待解决的难题。本发明在借鉴传统外敷材料的基础上，将两种生物友好型材料进行改性，热固化聚合得到可注射粘附性水凝胶贴片，该贴片具有抗炎、促修复的作用，并能黏附在伤口表面，促进伤口快速愈合，减少病患痛苦。本发明基于绿色天然分子改性得到水凝胶贴片的制备方法简单又环保，原料来源广泛，使用方便，对环境污染小。
附图说明
26.图1为本发明提供的水凝胶贴片的合成应用流程示意图；
27.图2为实施例1中制备的gelma材料核磁前后对比图。
28.图3为实施例1中制备的硫辛酸胞嘧啶材料核磁分析图。
29.图4为实施例1中制备的硫辛酸胞嘧啶材料红外反应前后对比图。
30.图5为实施例1中制备的促伤口愈合的生物基粘附性水凝胶样图。
具体实施方式
31.为了使本发明目的、技术方案更加清楚明白，下面结合附图，对本发明作进一步详细说明。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。
32.如图1所示，本发明提供的水凝胶贴片通过对明胶和硫辛酸分别进行改性得到中间体gelma和硫辛酸胞嘧啶，再通过共混升温的方式，聚合反应得到水凝胶贴片。制备得到的水凝胶贴片可以用于伤口感染的小鼠。
33.实施例1
34.将硫辛酸和胞嘧啶核苷按照合适的投料比：胞嘧啶核苷摩尔量为 0.12mol，硫辛酸摩尔量为0.1mol，投入到三口烧瓶，氮气保护条件下， 50℃反应24h，反应结束后，通过柱分离层析方法分离得到所需的产物，并对产物进行化学结构表征，结果详见图3和图4，从图3和图4可以看出：产物的表征符合硫辛酸胞嘧啶的结构式，成功合成了目标产物。
35.将明胶和甲基丙烯酸酐按照合适的投料比，明胶摩尔量为0.1mol，甲基丙烯酸酐摩尔量为1mol，投入到三口烧瓶，氮气保护条件下，在60℃反应48h，反应结束后，通过柱分离层析方法分离得到所需的产物，并对产物进行化学结构表征，结果详见图2，从图2中可以看出：接枝前后，在5.0ppm-6.0ppm新出现碳碳双键的特征峰，表明成功的引入了甲基丙烯酸基团。
36.将中间体gelma和硫辛酸胞嘧啶按照1：1的投料比，通过共混升温至100℃的方式溶解，反应3小时，导入到聚四氟乙烯的模具中，静置冷却后，得到遇水即粘附的水凝胶贴片，此时的水凝胶贴片软硬适中，且具有粘附性，结果见图5。
37.实施例2
38.gelma和硫辛酸胞嘧啶按照2：1的投料比，通过共混升温至100℃的方式溶解，反应3小时，导入到聚四氟乙烯的模具中，静置冷却后，得到遇水即粘附的水凝胶贴片，此时的水凝胶贴片较硬，粘附性较差。
39.实施例3
40.gelma和硫辛酸胞嘧啶按照1：2的投料比，通过共混升温至100℃的方式溶解，反应3小时，导入到聚四氟乙烯的模具中，静置冷却后，得到遇水即粘附的水凝胶贴片，此时的水凝胶贴片较软，成型较差。
41.应用例
42.选择6只雄性sprague-dawley(sd)大鼠(250
±
20g)进行实验。将所有大鼠随机分为2组，并用异氟烷麻醉。将每只大鼠的背部剃光，并剪开两个对称的切口，并对伤口进行以下步骤：
①
不做处理，自然愈合
②
将准备好的硫辛酸胞嘧啶贴片(实施例1)贴在伤口处并稍加按压。
43.观察所有大鼠的伤口恢复情况。采用实施例1制备的水凝胶贴片的大鼠的伤口恢复情况良好。
44.上述实施例为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。在本发明的实质范围内，所作出的变化、改型、添加或替换，均应属于本发明的保护范围。