[发明专利]一种高强度可降解的抗菌水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及水凝胶领域，针对水凝胶对高强度、可降解性和抗菌性能的技术发展趋势和需求，公开一种高强度可降解的抗菌水凝胶及其制备方法，该抗菌水凝胶由壳聚糖、多价态负离子、两性离子聚合物、蛋白质制成，两性离子聚合物和蛋白质通过化学键作用原位交联形成第二交联网络，壳聚糖和多价态负离子通过配位作用形成第一交联网络，所述抗菌水凝胶具有由第一网络和第二网络相互贯穿形成的双网络结构，具有较好的力学强度和抗细胞黏附性能、良好的抗菌性能，拉伸强度可达1.25 MPa甚至更高，并在满足力学强度的同时能够实现可降解性能。

技术领域

本发明涉及水凝胶领域，具体涉及一种高强度可降解的抗菌水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种由三维网络与大量水组成的高分子多孔材料，在组织工程、药物传递以及生物传感器等领域均有广泛应用。传统水凝胶有着力学性能低、韧性差以及有限的可回复性等缺点，无法满足实际应用需求，限制了其应用范围。近年来，双网络技术被认为是提高水凝胶材料的力学强度和韧性的有效方法之一，引起广泛关注。例如，Rong Jianhua等人(Gan S,Lin W,Zou Y,et al,Nano-hydroxyapatite enhanced double networkhydrogels with excellent mechanical properties for potential application incartilage repair[J].Carbohydrate Polymers,2020, 229,115523.)开发了一种双物理交联的聚(乙烯醇)-纳米羟基磷灰石/季铵化壳聚糖水凝胶，该水凝胶具有出色的拉伸强度(2.70±0.24MPa)，韧性(14.09±2.06MJ/m³)耐磨性和优异的细胞相容性，可用于软骨修复。

与不可降解的水凝胶相比，可生物降解型的水凝胶能够降解成安全无毒的小分子，对人体造成的伤害最小，该类型材料更符合医用材料的要求。水凝胶的可降解能力越来越被人们所重视。Wang Yanqin等人(Wang Y,Xue Y,Wang J,et al.A Composite Hydrogelwith High Mechanical Strength,Fluorescence,and Degradable Behavior for BoneTissue Engineering[J]. Polymers，2019,11,1112.)制备了纳米填料和双网结构共增强的碳点/羟基磷灰石/聚(乙烯醇) 的复合水凝胶，其具有高力学强度和突出的可降解行为，用于骨组织工程领域。

此外，细菌感染是致病菌或条件致病菌侵入血循环中生长繁殖，产生毒素和其他代谢产物所引起的急性全身性感染，临床上以寒战、高热、皮疹、关节痛及肝脾肿大为特征，部分可能导致感染性休克等症状。目前感染性疾病仍然是全球第二大致死病因。所以用于生物医用领域的水凝胶的抗菌和抗粘附特性对于避免细菌感染和促进伤口愈合是必需的。Guo Baolin等人(Zhao X,Liang Y,Huang Y,et al.Physical Double-Network HydrogelAdhesives with Rapid Shape Adaptability,Fast Self-Healing,Antioxidant andNIR/pH Stimulus-Responsiveness for Multidrug-Resistant Bacterial Infectionand Removable Wound Dressing[J].Advanced Functional Materials,2020,30,1910748.)开发了一种具有高愈合效率和光热抗菌活性的物理双网(DN)可移动水凝胶粘合剂以应对多药耐药细菌感染，该水凝胶具有快速的自我修复性能，良好的组织粘附性，降解性，光热抗菌活性以及近红外辐射或酸性溶液洗涤的辅助去除性，用于伤口敷料。

发明内容

针对水凝胶对高强度、可降解性和抗菌性能的技术发展趋势和需求，本发明的目的在于提供一种高强度可降解的抗菌水凝胶，具有高强度、可降解和抗菌特性，满足医用领域的使用需求。