[发明专利]一种用于出血控制纳米复合水凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供一种用于出血控制纳米复合水凝胶及其制备方法，其制备方法是通过引发剂分解产生自由基引发自由基聚合反应将丙烯酸接枝到淀粉的表面，然后通过交联剂使淀粉与纤维素纳米纤维相互交联，形成网状结构，再用K‑卡拉胶包裹淀粉/纤维素纳米纤维水凝胶即制得所述用于出血控制纳米复合水凝胶。本发明的方法不仅可以提高淀粉基水凝胶的力学性能，同时可以保持该水凝胶的优良性能，制得的纳米复合水凝胶的降解率低、机械强度高、膨胀性能和止血性能好。

技术领域

本发明属于胶体凝胶的技术领域，具体涉及一种K-卡拉胶的纳米复合水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶作为具有亲水性、生物相容性和生物降解性的高度多孔材料，适用于生物医学应用，包括药物输送、组织工程、伤口敷料和出血控制。包括羟基(–OH)和羧基(–COOH)在内的亲水性官能团在三维网络中吸收了大量的水，并膨胀至填充损伤腔中。此外，肿胀的网络可以在伤口部位提供高水分含量，从而加速细胞功能和血管生成过程以收缩伤口。同时，水凝胶的三维结构可以提供合适的平台来嵌入抗菌素、生长因子、补充分子和大分子，以加速伤口愈合过程。

目前，在各种类型的多糖中，淀粉是最有效、成本最低的选择，其具有良好的膨胀和止血性能。然而，淀粉很容易溶解在生物流体中，降解率很高，其力学性能不适合各种生物医学应用。为此，人们进行了各种各样的研究来增强淀粉的机械性能。有效的方法之一是在水凝胶基质中添加纳米材料。因纤维素纳米纤维具有较高的比表面积和长径比，能够吸收大量的水，促进凝块的形成。发现添加纤维素纳米纤维可显著提高淀粉的机械强度，但是，由于纳米纤维的团聚，纳米纤维的加入也存在一定的局限性。

针对上述问题，亟需开发一种降解率低、机械强度高、膨胀性能好的纳米复合水凝胶，本发明利用基于淀粉的水凝胶的机械性能，通过表面改性来调节其孔径，从而协同促进机械性能和细胞-水凝胶相互作用。利用K-卡拉胶对各种水凝胶进行表面改性，凝胶网络中的硫酸盐基团可提高其在盐水溶液中的溶胀能力和表面负电荷，因此适合用于止血。同时其可以使用不同的化学和物理机制轻易交联，而且交联网络具有较低的降解速率和较高的机械强度。因此，淀粉/纤维素纳米纤维复合材料与K-卡拉胶的结合可以为伤口愈合提供一系列独特的性能，包括伤口渗出液吸收、出血控制、生物相容性和机械强度，降解率可控，这对提供一种有效的止血材料具有一定的现实意义，本案由此产生。

发明内容

本发明主要目的在于提供一种以K-卡拉胶包裹淀粉/纤维素纳米纤维制备用于出血控制的纳米复合水凝胶的方法。该方法不仅可以提高基于淀粉的水凝胶的力学性能，同时可以保持该水凝胶的优良性能，制得的纳米复合水凝胶的降解率低、机械强度高、膨胀性能和止血性能好。

为实现上述目的，本发明提供一种用于出血控制纳米复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

S1.将淀粉溶解于水中，得到均匀溶液后加入引发剂混合得到溶液A；将纤维素纳米纤维分散于水中，并配制含丙烯酸和交联剂的水溶液，将纤维素纳米纤维分散液与含丙烯酸和交联剂的水溶液混合均匀得到溶液B；将溶液B添加到溶液A中搅拌2～5h后，添加碱性溶液，在80～98℃下反应1～4h；置于有机溶剂中1～3h，再分别置于水和有机溶剂各20～28h，最后在60～80℃下干燥，得到淀粉/纤维素纳米纤维复合物；

S2.将步骤S1制备的淀粉/纤维素纳米纤维复合物于K-卡拉胶溶液中浸渍，使其膨胀并吸收K-卡拉胶溶液至饱和；再将中性溶液喷洒在膨胀的复合物上，并在室温下于涡旋仪中保持20～50min；最后用水冲洗掉复合物表面多余的中性溶液，将样品冷冻干燥或减压干燥22～28h，得到所述用于出血控制纳米复合水凝胶。

优选地，所述淀粉与引发剂的质量比为1:0.03，所述纤维素纳米纤维、丙烯酸与交联剂的质量比为2:3.65:0.0365；所述淀粉与纤维素纳米纤维的质量比为1:2。