一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料及其制备方法与应用

1.本发明属于生物医用水凝胶材料领域，具体涉及一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料及其制备方法与应用。
技术背景
2.皮肤作为人体免疫系统的第一道防线，具有保护、调节体温和防止体内水分流失等多种重要功能。在我们的日常生活中，人体皮肤很容易因受伤或疾病而形成不规则的伤口。这些伤口容易受到细菌感染，带来继发性损伤，导致愈合困难。因此，敷料对于伤口愈合和创面修复具有重要作用。传统敷料(如纱布)由于功能单一、易粘连伤口、换药造成二次损伤等问题影响伤口愈合的速度及治疗效果。近年来，科研学者们致力于设计多功能新型创面敷料用于快速促进伤口愈合及修复破损皮肤。其中，水凝胶作为一种具有三维网络结构的天然细胞外基质替代物，具有固体和液体的双重特性，能有效吸收伤口渗出液，在组织工程、药物传递和伤口愈合领域发挥着重要作用。特别地，具有可注射、自愈合、皮肤黏附和抗菌等特性的水凝胶能更好的适用于不规则形状的伤口，同时能发挥优良的生理活性，阻止细菌滋生，更快速的促进伤口愈合。
3.近年来，中药来源的天然小分子由于其广泛的生理活性受到了科研人员的关注。以这些小分子为构筑基元，可制备出含有各种功能特性的水凝胶。由于制备工艺简单、生理活性广泛，结构和力学性能易于调节等优势，这类水凝胶目前在药物输送、伤口愈合和组织工程等领域发挥着越来越重要的作用。甘草是典型的药食同源的中药，其主要成分甘草酸具有广泛的生理活性(抗菌、抗炎、抗病毒和抗癌等)，可用于治疗肝细胞损伤、慢性肝炎和肿瘤等疾病。甘草酸分子是由一个疏水三萜糖苷配基(18β-甘草次酸)和两个亲水葡萄糖醛酸组成。saha等人报道了甘草酸在水溶液中的自组装行为，发现甘草酸可通过非共价相互作用自组装形成纳米纤维，当浓度超过0.3wt％时，便可形成具有三维纤维网络结构的超分子水凝胶(saha a,adamcik j,bolisetty s,etal.fibrillar networks of glycyrrhizic acid for hydrid nanomaterials with catalytic features[j].angewandte chemie international edition,2015,54(18):5408-5412)。但是单独甘草酸组装形成的超分子水凝胶具有机械强度弱，立体成型性差，自愈合特性缺失等缺点，限制了甘草酸水凝胶在生物医学邻域的应用。李学政等人的专利申请报道了一种甘草酸铵水凝胶的制备方法与应用，该发明同样利用甘草酸类分子在水溶液中的组装凝胶特性，将甘草酸类物质，透明质酸及其衍生物，烟酰胺和多元醇等组分混合制备水凝胶，并将水凝胶用于激素依赖性皮炎的基础护理中。该专利申请制备的甘草酸铵水凝胶显著提高了甘草酸及其盐的溶解度，可有效改善皮肤状态和舒缓敏感性皮肤(李学政，李梦晗.一种甘草酸铵水凝胶及其制备方法和应用[p].中国专利：202110376489.2，2021.04.06.)。但是该专利申请发明制备的水凝胶组分复杂，且水凝胶同样缺乏皮肤粘附和快速愈合特性。因此，开发一种同时具有可注射、自愈合、高粘附性、理想机械性能的新型甘草酸基水凝胶可显著提高甘草酸类物质在生物医学领域的应用。


技术实现要素：

[0004]
本发明的目的在于解决现有甘草酸水凝胶机械性能弱、自愈合效果差和应用受限的技术问题，提供一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料及其制备方法与应用，所述可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料具体为一种同时具有可注射、自愈合、高粘附、高机械强度、显著的抗菌性和能促进伤口愈合的新型甘草酸水凝胶敷料。
[0005]
本发明的目的通过如下技术方案实现：
[0006]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料的制备方法，包括如下步骤：
[0007]
1)溶解：将一定量的甘草酸或甘草酸衍生物均匀分散于水中，分散溶解后得到透明的甘草酸溶液或甘草酸衍生物溶液。
[0008]
2)制备氧化产物：将步骤1)得到的甘草酸溶液或甘草酸衍生物溶液进行氧化反应一段时间，透析去除氧化剂后，冻干得到氧化产物粉末。
[0009]
3)制备水凝胶：将步骤2)得到的氧化产物粉末分散于水中，得到清澈氧化产物溶液。随后，将氧化产物溶液与壳聚糖衍生物溶液按一定比例混合搅拌，静置成胶，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。
[0010]
优选的，步骤1)中，所述甘草酸衍生物包含甘草酸铵、甘草酸铵盐、甘草酸单钾、甘草酸二钾、甘草酸三钠中的一种。
[0011]
优选的，步骤1)中，所述甘草酸溶液或甘草酸衍生物溶液的浓度为0.01-0.1m。
[0012]
优选的，步骤2)中，所述氧化剂为高碘酸、高碘酸钠，高碘酸钾，高碘酸钡中的一种以上。
[0013]
优选的，步骤2)中，所述氧化反应使用氧化剂溶液的浓度为0.01-0.2m。
[0014]
优选的，步骤2)中，所述氧化反应中甘草酸或甘草酸衍生物与氧化剂的摩尔比为10:1-1:10。
[0015]
优选的，步骤2)中，所述氧化反应中甘草酸或甘草酸衍生物与氧化剂的摩尔比为9:1-1:9。
[0016]
优选的，步骤2)中，所述氧化反应在避光条件下进行，氧化反应的时间为2-8h，氧化反应的温度为25-65℃。
[0017]
优选的，步骤2)中，氧化反应具体是先加入氧化剂进行反应，然后加入乙二醇终止反应。
[0018]
优选的，步骤2)中，氧化反应后还包括将产物透析、冷冻干燥的步骤。透析所用的透析袋截留分子量mw优选为3500，透析时间为24-72h。
[0019]
优选的，步骤3)中，所述壳聚糖衍生物为季铵化壳聚糖、羧甲基壳聚糖、甲基丙烯酰化羧甲基壳聚糖和羧化壳聚糖中的一种。
[0020]
优选的，步骤3)中，可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化产物的质量分数为0.5wt％-3wt％，可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中壳聚糖衍生物溶液的质量分数为0.5wt％-3wt％。
[0021]
优选的，步骤3)中，所述混合搅拌的速度为100-500rpm。
[0022]
优选的，步骤3)中，所述静置的时间为0.1-24h。
[0023]
优选的，步骤3)中，所述静置为室温静置。
[0024]
本发明提供所述制备方法制备得到的可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。
[0025]
优选的，所述可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料是一种具有可注射、自愈合、自粘附和有效抗菌等特性的甘草酸水凝胶。
[0026]
本发明还提供所述可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料制备药物载体、抗菌材料或医用凝胶敷料中的应用。
[0027]
综上所述，相对于现有技术，本发明包括如下优点和有益技术效果：
[0028]
1、本发明巧妙利用了甘草酸或甘草酸衍生物结构的特点，对其进行简单的氧化修饰，得到氧化产物。利用氧化产物和壳聚糖衍生物之间的共价和非共价相互作用构建了一种新型多功能水凝胶。
[0029]
2、本发明使用的原料皆无毒无害，具有良好的生物相容性和生物可降解性。
[0030]
3、本发明的制备方法简单温和、绿色安全、操作简单、反应快速、条件温和，易于规模化生产，能够进行快速连续化生产，在创面修复、生物医药和组织工程等领域有广阔的应用前景。
[0031]
4、本发明的水凝胶生物相容性好、易降解、无细胞毒性，可广泛应用于生物医用材料领域。
[0032]
5、本发明的水凝胶呈现出优良的可注射、皮肤粘附性和足够的力学性能。水凝胶的可注射性提供了水凝胶覆盖至各种不规则的皮肤伤口的能力；同时，水凝胶的皮肤粘附性和理想的力学强度保证了伤口与水凝胶的完美贴合。
[0033]
6、本发明中氧化甘草酸或氧化甘草酸衍生物与壳聚糖衍生物之间形成的共价键和非共价键共同赋予了水凝胶优异的自愈合性能，具有促进皮肤伤口愈合的能力，能够保证水凝胶在受损后的快速自愈，延长水凝胶材料的使用寿命，降低伤口愈合过程中的感染风险。
[0034]
7、本发明的水凝胶具有显著的抗菌性，能有效抑制金黄色葡萄球菌的生长，能提高感染性伤口的愈合速率，在医用材料领域发挥实际应用和商用价值。
附图说明
[0035]
图1为本发明中实施例1-3制得的水凝胶的流变频率扫描曲线图。
[0036]
图2为本发明中实施例4和实施例5制得的水凝胶的流变频率扫描曲线图。
[0037]
图3为本发明中实施例6制得的水凝胶的3次循环压缩曲线图。
[0038]
图4为本发明中实施例3制得的水凝胶的粘度曲线图。
[0039]
图5为本发明中实施例6制得的水凝胶对金黄色葡萄球菌进行抗菌性测试得到的平板菌落分布图。
[0040]
图6为经纱布、实施例6和对比例1制得的水凝胶处理后的金黄色葡萄球菌感染伤口的伤口面积变化图。
[0041]
图7为对比例1的单独甘草酸铵超分子水凝胶的频率扫描曲线图。
具体实施方式
[0042]
为更好地理解本发明，以下结合附图和实施例对本发明作进一步说明，但本发明的实施方式不限如此。
[0043]
实施例1
[0044]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0045]
1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.01m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.01m的高碘酸钠溶液。
[0046]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸铵溶液与5ml高碘酸钠溶液在25℃的避光的环境下混合反应8h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻一天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末，密封保存备用。
[0047]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸铵水溶液；同时，将季铵化壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的季铵化壳聚糖溶液。将0.5g氧化甘草酸铵水溶液，2g季铵化壳聚糖溶液和1.5g去离子水在500rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置24h，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为0.5wt％，季铵化壳聚糖质量分数为2wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶1。
[0048]
实施例2
[0049]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0050]
1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.1m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.1m的高碘酸钠溶液。
[0051]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸铵溶液与5ml高碘酸钠溶液在65℃的避光的环境下混合反应4h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻一天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末，密封保存备用。
[0052]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸铵水溶液。同时，将季铵化壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的季铵化壳聚糖溶液。将1g氧化甘草酸铵水溶液，2g季铵化壳聚糖溶液和1g去离子水在100rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置24h，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为1wt％，季铵化壳聚糖质量分数为2wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶2。
[0053]
实施例3
[0054]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0055]
1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.1m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.1m的高碘酸钠溶液。
[0056]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸铵溶液与5ml高碘酸钠溶液在65℃的避光的环境下混合反应4h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻一天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末，密封保存备用。
[0057]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓
度为4wt％的氧化甘草酸铵溶液。同时，将季铵化壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的季铵化壳聚糖溶液。将2g氧化甘草酸铵水溶液，2g季铵化壳聚糖溶液在300rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置0.1h，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为2wt％，季铵化壳聚糖质量分数为2wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶3。
[0058]
实施例4
[0059]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0060]
1)将甘草酸二钾粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸二钾溶液(0.1m)。同时，将高碘酸粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.1m的高碘酸溶液。
[0061]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸二钾溶液与5ml高碘酸溶液在60℃的避光的环境下混合反应5h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻一天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸二钾粉末，密封保存备用。
[0062]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸二钾粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸二钾溶液。同时，将羧化壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的羧化壳聚糖溶液。将2g氧化甘草酸二钾溶液，0.5g羧化壳聚糖溶液和1.5g去离子水在500rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置24h，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸二钾质量分数为2wt％，羧化壳聚糖质量分数为0.5wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶4。
[0063]
实施例5
[0064]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0065]
1)将甘草酸二钾粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸二钾溶液(0.1m)。同时，将高碘酸粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.1m的高碘酸溶液。
[0066]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸二钾溶液与5ml高碘酸溶液在60℃的避光的环境下混合反应5h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻一天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸二钾粉末，密封保存备用。
[0067]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸二钾粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸二钾溶液。同时，将羧化壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的羧化壳聚糖溶液。将2g氧化甘草酸二钾溶液，1g羧化壳聚糖溶液和1g去离子水在300rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置24h，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料。最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸二钾质量分数为2wt％，羧化壳聚糖质量分数为1wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶5。
[0068]
实施例6
[0069]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0070]
1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.1m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.2m
的高碘酸钠溶液。
[0071]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸铵溶液与5ml高碘酸钠溶液在在65℃避光的环境下混合反应4h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻1天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末产物，密封保存备用。
[0072]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸铵溶液；同时，将羧甲基壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的羧甲基壳聚糖溶液。将2g氧化甘草酸铵溶液和2g羧甲基壳聚糖溶液在100rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置0.1h成胶，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，使最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为2wt％，羧甲基壳聚糖质量分数为2wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶6。
[0073]
实施例7
[0074]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0075]
1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.1m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.02m的高碘酸钠溶液。
[0076]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸铵溶液与5ml高碘酸钠溶液在在65℃避光的环境下混合反应4h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻1天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末产物，密封保存备用。
[0077]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为6wt％的氧化甘草酸铵溶液；同时，将羧甲基壳聚糖加至去离子水中，得到6wt％的羧甲基壳聚糖溶液。将0.5g氧化甘草酸铵溶液和0.5g羧甲基壳聚糖溶液在100rpm的搅拌速度下混合30s，室温静置2h成胶，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，使最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为3wt％，羧甲基壳聚糖质量分数为3wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶7。
[0078]
实施例8
[0079]
一种可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，其制备方法包括以下步骤：
[0080]
1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.01m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.1m的高碘酸钠溶液。
[0081]
2)将步骤(1)得到的10ml甘草酸铵溶液与10ml高碘酸钠溶液在在65℃避光的环境下混合反应2h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻1天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末产物，密封保存备用。
[0082]
3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸铵溶液；同时，将羧甲基壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的羧甲基壳聚糖溶液。将0.5g氧化甘草酸铵溶液和0.5g羧甲基壳聚糖溶液在100rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置0.5h成胶，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，使最终可注射自愈合
甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为2wt％，羧甲基壳聚糖质量分数为2wt％。本实施例制得的水凝胶命名为水凝胶8。
[0083]
对比例1
[0084]
一种甘草酸铵超分子水凝胶，其制备方法包括以下步骤：
[0085]
将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在温度为80℃，搅拌速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(2wt％)，在室温环境静置冷却后，即可得到甘草酸铵超分子水凝胶，命名为对比例水凝胶。
[0086]
实施例1-5制备的可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料的外观与对比例1制备的水凝胶进行对比，证明实施例1-3制备的水凝胶具有更强的成型能力。
[0087]
性能测试：
[0088]
1)流变频率扫描测试：
[0089]
使用hakke mars 60流变仪对水凝胶进行频率扫描测试(频率范围为0.1-10hz)。把水凝胶置于流变仪样品台，选用直径为35mm的平行板进行测试。样品台与平行板的间隙为1mm。频率扫描测试条件：固定测试应力值(1pa，处于模量线性范围内)，频率范围设置为0.1-10hz，记录弹性模量(g')和粘性模量(g”)随频率变化的趋势。
[0090]
实施例1-3的制备工艺，通过复合氧化甘草酸铵和季铵化壳聚糖，可制得具有半固体特性的水凝胶；与对比例1的水凝胶外观相比，实施例1-3所形成的水凝胶具有更强的立体成型性，说明本发明实施例1-3制备的水凝胶能有效改善单独甘草酸超分子水凝胶的弱成型性的特点。
[0091]
实施例1-3制备的水凝胶的流变频率扫描曲线分别如图1所示，图1的频率扫描图也显示，实施例1-3制备得到的水凝胶的弹性模量(g')大于粘性模量(g”)，进一步证明水凝胶的形成以及他们的半固体粘弹性特性。与实施例1相比，实施例2和3制备得到的水凝胶具有更强的成型性，且具有更大的弹性模量和粘性模量，表明通过提高水凝胶中氧化甘草酸铵含量可显著增强水凝胶的强度。
[0092]
按实施例4-5的制备工艺，通过复合氧化甘草酸二钾和羧化壳聚糖，可制得具有半固体特性的水凝胶。实施例4和实施例5制备的水凝胶的流变频率扫描曲线分别如图2所示，从频率扫描图2可看出，对于实施例4和实施例5制备得到的水凝胶，弹性模量皆大于粘性模量，说明这些水凝胶具有明显的半固体粘弹性特性。与对比例1的水凝胶外观相比，实施例4-5的两个水凝胶具有更好的立体成型性。此外，与实施例4相比，实施例5制备得到的水凝胶具有更强的成型性和更大的模量值，说明季铵化壳聚糖含量的增加能显著增强水凝胶的强度。
[0093]
与对比例1的水凝胶频率扫描曲线(图7)相比，实施例4和实施例5制备的水凝胶具有更高的弹性模量(g')和粘性模量(g”)，说明通过氧化甘草酸二钾与羧化壳聚糖制得的水凝胶比单独甘草酸铵水凝胶具有更强的机械强度。
[0094]
同样，实施例6-8中由氧化甘草酸铵和羧甲基壳聚糖制得的水凝胶皆为半固体凝胶状，说明在不同的甘草酸铵和高碘酸钠摩尔比下，复合氧化甘草酸铵和羧甲基壳聚糖同样可制得具有半固体状的水凝胶。
[0095]
2)压缩力学性能测试：
[0096]
水凝胶的压缩力学性能特性用instron 5943万能材料试验机进行测试。直径为
25mm的圆柱体探针以10mm/s速率对样品进行压缩，压缩应变为60％，触发压力值为0.1n，测试在常温下进行。
[0097]
为了研究本发明中水凝胶的循环压缩能力，本发明以实施例6制备的水凝胶为例，研究其在60％的压缩应变下循环压缩3次后应变-应力曲线的变化情况。从图3可看出，水凝胶经过不同次数(1-3次)的60％应变的压缩后，应变-应力曲线皆可恢复至最初的曲线形状，说明水凝胶可反复压缩，表现出可循环压缩的特性。
[0098]
3)水凝胶的宏观注射性测试：
[0099]
将实施例3的水凝胶加至注射器内，用直径为1cm的注射针注射水凝胶，观察其注射能力。同时，采用hakke mars 60流变仪测定水凝胶的粘度曲线。
[0100]
本发明的水凝胶能从注射器针头连续挤出，并可注射成具有立体特性的字母形状，说明水凝胶具有优异的可注射性和可成型性，可应用于多种不规则伤口。此外，以实施例3得到的水凝胶为例，测试其粘度曲线。图4显示实施例3得到的水凝胶的粘度曲线，由图4中数据可知，水凝胶的粘度随剪切速率的增大而降低，表现出典型的剪切变稀行为。而剪切变稀行为是可注射性材料的经典特征，这也从侧面证实本发明制备的水凝胶具有优良的可注射性。
[0101]
4)水凝胶的皮肤粘附性测试
[0102]
以实施例6制得的水凝胶为例，将其粘附于猪皮上，并对猪皮进行弯折处理。在弯折过程中，水凝胶可稳定的粘附于皮肤，未观察到脱落现象，说明本发明制得的水凝胶具有较强的皮肤粘附能力，可有效粘附于创面，解决创面修复过程中的创面暴露问题。
[0103]
5)水凝胶的宏观自愈合行为测试
[0104]
含有维生素b12的水凝胶的制备方法：
[0105]
(1)将甘草酸铵粉末加至去离子水中，在旋转速度为200rpm的条件下搅拌直至得到澄清透明的甘草酸铵溶液(0.1m)。同时，将高碘酸钠粉末溶于去离子水中，得到浓度为0.2m的高碘酸钠溶液。
[0106]
(2)将4mg维生素b12粉末加至10ml步骤(1)所得的甘草酸铵溶液中，使维生素b12的浓度为0.4mg/ml，然后加入5ml高碘酸钠溶液在在65℃避光的环境下混合反应4h。随后，加入0.5ml乙二醇终止反应，搅拌15min后将产物装入透析袋(mw＝35000)中透析3天，每天换去离子水4次。透析完全后将溶液倒入培养皿中，放入-40℃冰箱预冻1天后，放入冻干机冷冻干燥得氧化甘草酸铵粉末产物，密封保存备用。
[0107]
(3)将步骤(2)氧化后得到的氧化甘草酸铵粉末加至去离子水中搅拌溶解，得到浓度为4wt％的氧化甘草酸铵溶液；同时，将羧甲基壳聚糖加至去离子水中，得到4wt％的羧甲基壳聚糖溶液。将2g氧化甘草酸铵溶液和2g羧甲基壳聚糖溶液加入10ml烧杯内，在100rpm的搅拌速度下混合1min，室温静置0.1h成胶，得到可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料，使最终可注射自愈合甘草酸水凝胶敷料中氧化甘草酸铵质量分数为2wt％，羧甲基壳聚糖质量分数为2wt％。从烧杯内取出水凝胶，即可得到呈红色的含有维生素b12的圆柱型水凝胶。
[0108]
含有硫代黄素t的水凝胶的制备方法：
[0109]
含有硫代黄素t的水凝胶的制备方法中步骤(2)为将4mg硫代黄素t粉末加至步骤(1)制得的10ml甘草酸铵溶液(0.1m)中，使硫代黄素t的浓度为0.4mg/ml。其余步骤与上述呈红色的含有维生素b12的圆柱型水凝胶的制备方法相同。本方法制备得到的含有硫代黄
素t的水凝胶为绿色的圆柱型水凝胶。
[0110]
将上述得到的红色的圆柱型水凝胶和绿色的圆柱型水凝胶分别沿直径切成两半，再将两种不同颜色的水凝胶拼合，静置15min，再用镊子夹起来，评估水凝胶的自愈能力。
[0111]
评估水凝胶的自愈能力，可观察到红色和黄色两个半圆柱型水凝胶切割并贴合15min后可重新愈合成一个整体；当用镊子夹起时，自愈合的水凝胶仍保持完整，说明其具有优异的自愈合能力，在伤口修复邻域可发挥着重要作用。
[0112]
6)水凝胶的抗菌实验方法
[0113]
通过平板观察菌落情况来评价本发明水凝胶的抑菌情况，并以金黄色葡萄球菌(staphylococcus aureus)为代表。将去离子水过膜(0.22μm水系膜)处理后，得到无菌水。用制备得到的无菌水代替实施例6中的去离子水，按照实施例6的方法制备得到水凝胶，将水凝胶在紫外灯下照射30min，得到无菌水凝胶。在37℃下将单个菌种接种到10ml的lb肉汤培养基中，以100rpm的速度摇动并孵育12h，随后，将细菌悬浮液离心处理(5000rpm，10min)去除lb培养基，得到菌体。用过膜(0.22μm水系膜)处理后的无菌pbs(0.2m，ph为7)将菌体稀释至106cfu/ml，得到稀释后的细菌菌体。取2ml稀释后的细菌菌体分别与0.2ml pbs(0.2m，ph为7)和0.2ml的无菌水凝胶混合，在37℃下共同培养2h后，各取100μl菌悬液铺于琼脂培养板上，37℃孵育24h。
[0114]
图5为本发明按照实施例6的方法制得的无菌水凝胶对金黄色葡萄球菌的抗菌能力的评估测试。结果显示，与对照(pbs处理)相比，经水凝胶处理得到的平板无菌落分布，表明本发明的水凝胶具有较强的抗菌能力，能有效抑制金黄色葡萄球菌的生长。
[0115]
7)金黄色葡萄球菌感染伤口修复实验
[0116]
将18只6周裸鼠背部用打孔器制造直径为10mm的圆型全层伤口，并感染金黄色葡萄球菌(108cfu/ml)，随机分为三组，每组6只老鼠。所有小鼠皆单笼饲养，各组分别用纱布、实施例6的水凝胶和对比例1的水凝胶处理13天后，记录伤口闭合率。
[0117]
图6为纱布、实施例6和对比例1制得的水凝胶敷料的感染皮肤创伤修复实验中的伤口面积变化的统计结果图，经过13天的治疗后，与只有纱布处理的伤口相比，经过实施例6和对比例1的水凝胶处理后的伤口面积变化更明显，显示出更好的伤口愈合效果。此外，经过实施例6的水凝胶处理的伤口比对比例1的水凝胶处理的伤口有更快的愈合速率，说明实施例6制得的水凝胶具有更好促进伤口愈合的能力，证明本发明的水凝胶对促进感染伤口愈合上有着积极作用。
[0118]
综上所述，本发明所制备的水凝胶敷料具有可循环压缩、可注射、自愈合、高粘附以及显著的抗菌性，能应用于水凝胶伤口愈合邻域；在医用材料方面表现出潜在的实际应用价值。
[0119]
本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围。