[发明专利]具有可视化诊断和治疗感染伤口的温敏水凝胶及制备方法

说明书

本发明涉及材料技术领域，具体涉及具有可视化诊断和治疗感染伤口的温敏水凝胶及制备方法。制备方法为：首先将壳聚糖和含有指示剂的酸混合得到混合溶液A，其次将β‑甘油磷酸钠和含有光热材料的溶液混合得到混合溶液B，最后将混合溶液A和混合溶液B混合得到指示剂和光热材料掺杂的温敏水凝胶。本发明得到的温敏水凝胶是一种通过肉眼可视的颜色变化原位检测伤口是否感染，在伤口感染部位的水凝胶的颜色有绿色变为黄色，确认感染后通过光照产生热对感染部位进行治疗。所采用的制备方法操作简单，无需仪器的辅助即可进行诊断。该材料在抗菌诊断和治疗方面有较高的应用价值。

技术领域

本发明涉及材料技术领域，具体涉及具有可视化诊断和治疗感染伤口的温 敏水凝胶及制备方法。

背景技术

近年来，全世界每年约有1700万人死于细菌感染，由细菌感染导致的花费 已经成为全球的重要经济负担之一。受伤后，周围皮肤和环境中的细菌会快速 富集到伤口部位，当细菌数量没有稳定在一定水平，超过宿主免疫清除的程度， 伤口就会化脓溃烂，难以愈合，引发临床相关感染。越来越多的证据表明，在 感染伤口内的细菌的主要生活方式是生物膜。生物膜是附着在细胞外基质中的 细菌群落，生物膜的形成被认为是耐药菌对药物产生耐药性原因之一，也被认 为是伤口过渡到慢性不可愈合状态的关键因素。但是，目前缺乏检测手段确认 伤口是否感染。

光热治疗(PTT)是近年来快速发展的一种微创治疗技术，主要是利用光热转 换效应产生的热而使局部温度升高，最后实现杀伤的效果。水凝胶能吸收大量 水分，并能够保持溶胀状态，因而具有优良的亲水性和生物相容性，被广泛应 用于药物缓释领域。温敏水凝胶可以直接注射，并随着温度改变发生溶胶-凝胶 的转变。壳聚糖是自然界中唯一大量存在的碱性多糖，生物毒性小，且具有良 好的生物相容性、生物可降解性和细胞粘附性，是一种理想的载药材料。

本发明以壳聚糖/β-甘油磷酸钠温敏性水凝胶为主要原料，通过掺杂pH敏 感的指示剂和光热材料，得到感染部位微环境响应的光热温敏水凝胶。该水凝 胶可直接肉眼观察伤口是否感染，并通过光刺激调控伤口的治疗。该水凝胶在 细菌感染部位可实现诊断与治疗一体化，在生物医药领域具有广阔的应用前景。

发明内容

本发明的目的是提供具有可视化诊断和治疗感染伤口的温敏水凝胶及制备 方法，能有效解决目前技术中存在无法确认伤口是否感染的问题。该水凝胶可 直接注射在伤口部位，有利于水凝胶和细菌充分接触。最重要的是掺杂pH敏感 的指示剂和阳离子季铵盐光热材料，当水凝胶与细菌感染部位的细菌接触后， 水凝胶的颜色有绿色变为黄色，激光照射后水凝胶部位温度升高，可实现诊断 与治疗一体化。

为了达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：

具有可视化诊断和治疗感染伤口的温敏水凝胶由指示剂、光热材料、壳聚 糖和β-甘油磷酸钠四种组分组成。

进一步，所述指示剂的质量体积百分比浓度为0.007％～0.015％，所述光热 材料的质量浓度为0～60μg/mL，所述壳聚糖的质量体积百分比浓度为 1.4％～1.8％，所述β-甘油磷酸钠的质量体积百分比浓度为3.3％～9.9％。

进一步，所述指示剂为pH指示剂，所述光热材料为带有亲水阳离子的光热 聚合物分子，所述壳聚糖为脱乙酰度为90％的壳聚糖。

再进一步，所述pH指示剂包括溴甲酚紫和溴百里酚蓝，所述光热聚合物分 子的结构为：

具有可视化诊断和治疗感染伤口的温敏水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将壳聚糖加入带有指示剂的酸中，室温搅拌，混合均匀得到混合溶 液A；

步骤2，将β-甘油磷酸钠用二次水溶解，将含有光热材料的溶液加入到β- 甘油磷酸钠溶液中，混合均匀得到混合溶液B；