[发明专利]一种抗菌水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种抗菌水凝胶材料及其制备方法。所述抗菌水凝胶材料的制备方法包括：A)在催化剂的作用下，聚乙烯醇溶液与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应后，得到功能化的聚乙烯醇；B)在引发剂的条件下，将所述功能化的聚乙烯醇的水溶液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行共聚交联，得到抗菌水凝胶材料。本发明先制备功能化的聚乙烯醇，然后，在引发剂的作用下，将所述功能化的聚乙烯醇的水溶液与甲基丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵进行共聚交联，从而制得抗菌水凝胶材料。采用本发明的制备方法制备的抗菌水凝胶材料无抗菌剂掺杂，但抗菌效果较优，且抗菌水凝胶材料非常稳定不易降解。

技术领域

本发明涉及有机合成技术领域，尤其涉及一种抗菌水凝胶材料及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种三维网状并可以保持一定水量的聚合物材料，具有粘弹性、亲水性、生物相容性以及响应性等特点，可作为药物传递、伤口敷料、组织修复及体内植入材料等广泛应用。

聚乙烯醇(PVA)是一种合成高分子材料，具有水溶性好、毒性低以及生物相容性优良等特点，可用于隐形眼镜、膜材料、软骨修复等方面。然而，作为生物医用材料，单纯的聚乙烯醇没有抗菌、抗粘附、促进细胞增殖等功能。

目前常见的以聚乙烯醇为原料的水凝胶材料大多是将具有特定功能的材料与PVA共混，并通过物理或者化学交联制备。例如，M-Khorasani等人(M.T-Khorasani,A.Joorabloo,A.Moghaddam,H.Shamsi,Z.M.Moghadam.InternationalJournalofBiologicalMacromolecules,114,1203-1215(2018).)利用肝素化的聚乙烯醇和壳聚糖共混并掺杂氧化锌纳米粒子，通过冻融循环制备了水凝胶医用敷料，该水凝胶材料具有良好的生物相容性和机械力学性能，同时对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率可以达到70％以上。Yang等人(W.Yang,E.Fortunati,F.Bertoglio,J.S.Owczarek,G.Bruni,M.Kozanecki,J.M.Kenny,L.Torre,L.Visai,D.Puglia.Carbohydrate Polymers 181(2018)275-284.)利用聚乙烯醇和壳聚糖共混，并掺杂木质素纳米粒子，通过冻融循环，制备水凝胶材料，该材料可有效减少95％的大肠杆菌和85％的金黄色葡萄球菌，在药物传递、食品包装和伤口敷料等领域有潜在应用。Zhang等人(J.Zhang,W.Xu,Y.Zhang,W.Li,J.Hu,F.zheng,Y.T.Wu.Carbohydrate Polymers 180,175-181(2018).)利用液化甲壳素和聚乙烯醇共混制备水凝胶薄膜，研究发现，当液化甲壳素的含量为25wt％时，膜的力学性能和热稳定性大大提高，同时具有良好的吸水和保水能力，与单纯的聚乙烯醇膜相比，其抗菌能力大大提高，并且掺杂的甲壳素越多，显示的抑菌圈越大。Bhowmick等人(S.Bhowmick,V.Koul.Materials Science and Engineering C 59,109-119(2016))通过冻融循环制备了一种聚乙烯醇/银纳米粒子复合水凝胶贴剂，抑菌圈实验表明，该水凝胶材料可以持久地释放银纳米粒子，从而有效杀灭大肠杆菌和绿脓杆菌，即使材料浸泡在PBS缓冲溶液中96小时后，仍具有明显的抑菌效果。

上述的水凝胶材料均是通过共混掺杂具有抗菌功能的物质从而赋予了材料抗菌特性，这种方法制备的材料属于释放型抗菌材料，一般具有抗菌剂容易泄露、抗菌效果不稳定，以及抗菌有效期短的缺点。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种抗菌水凝胶材料及其制备方法，采用本发明的制备方法制备的抗菌水凝胶材料无抗菌剂掺杂，但抗菌效果较优，且抗菌水凝胶材料非常稳定不易降解。

本发明提供了一种抗菌水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

A)在催化剂的作用下，聚乙烯醇溶液与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应后，得到功能化的聚乙烯醇；