[发明专利]生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶及其制备和应用

说明书

本发明涉及一种生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶及其制备和应用，其中，生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶包括丝素蛋白和壳聚糖的化学交联网络，化学交联网络中分布有多个经酸改性的埃洛石纳米管。本发明的复合水凝胶包括生物相容性良好的丝素蛋白和壳聚糖，同时包括改性埃洛石，将生物大分子的生理活性与埃洛石的载药能力相结合，以满足伤口愈合各阶段的抗菌、止血、促愈合的需求。研究了通过化学交联形成的水凝胶的热稳定性、溶胀率、力学性能。通过抑菌，止血和细胞迁移实验评价了水凝胶的体外生物学性能。用SD大鼠全层皮肤伤口模型评估了水凝胶对伤口愈合的影响。

技术领域

本发明涉及水凝胶敷料技术领域，尤其涉及一种生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶及其制备和应用。

背景技术

皮肤是人体最先受外界应激因素影响的器官，皮肤一旦受损将削弱其屏障功能，造成组织细胞的损伤。皮肤伤口愈合有一套复杂的机制，可以通过刺激细胞粘附，迁移和血管生成来加速愈合过程。潮湿的环境更有利于伤口愈合，新型伤口敷料需要吸收并保持适量的伤口渗出液，为伤口床提供营养，为细胞增殖迁移提供最佳的环境，促进伤口修复。水凝胶是一种半透明固体材料，由于其具有维持湿润伤口环境、替代皮肤作为物理屏障的能力而被广泛应用于伤口管理。水凝胶的网络结构使其具有吸水膨胀能力，可保留接近甚至大于其重量的水分，这种特性使它们能够用于运送药物，吸收组织渗出液来治疗皮肤创伤。作为新型伤口敷料的水凝胶敷料需要具备更多优良性能以应对伤口愈合的不同阶段，包括止血，炎症，增殖和重建。止血期考察伤口敷料是否能快速引发凝血级联反应；炎症期重点在于破坏细菌，为伤口组织的生长做准备；增殖期需要为组织细胞和新生血管的生长提供支架；重建期敷料应易于被生物体降解，并尽可能减小瘢痕。满足愈合不同阶段的伤口需求是目前伤口敷料研究的热点。

为了解决伤口愈合不同阶段的难题，很多具有独特生理功能的材料已被应用于制备伤口敷料。壳聚糖(CS)是一种天然生物大分子物质，具有优良的生物相容性、抗菌性、免疫刺激活性和凝血功能，能加速组织修复，促进伤口收缩，但纯CS凝胶的抗压性能不足，性质不稳定，需要与其他材料复合。丝素蛋白(SF)是提取自家蚕蚕丝的生物蛋白，具备较高的机械强度、良好的生物相容性和生物降解性，是伤口敷料的优良候选材料。SF与CS结合后能增强凝胶的力学性能。无机矿物埃洛石(HNT)具有中空管腔结构，有一定的药物负载能力，通过加热和酸碱改性处理可以进一步增大管径并暴露羟基，促进其与药物的结合，增加药物负载量。由HNT引发的内源性凝血机制可以有效应对伤口出血，但HNT本身是不可降解的，单独使用容易残留在伤口部位，影响愈合效果。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶及其制备和应用，本发明的复合水凝胶包括生物相容性优良的丝素蛋白和壳聚糖，同时包括改性埃洛石，将生物大分子的生理活性与埃洛石的载药能力相结合，以满足伤口愈合不同阶段的抗菌、止血、促愈合等需求。

本发明的第一个目的是提供一种生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶，其包括丝素蛋白和壳聚糖的化学交联网络，所述化学交联网络中分布有多个经酸改性的埃洛石纳米管。

进一步地，丝素蛋白和壳聚糖的质量比为9:1-3:2；所述壳聚糖和埃洛石纳米管的质量比为1:2-2:1。优选地，丝素蛋白和壳聚糖的质量比为4:1。

进一步地，丝素蛋白的分子量为25-350kDa。

进一步地，壳聚糖的粘均分子量550-1150kDa，脱乙酰度为75-86％。

进一步地，埃洛石纳米管的长度为500～1500nm，外径约为30～50nm，内径约为15～20nm。

本发明中，埃洛石纳米管通过非共价键与丝素蛋白和壳聚糖的化学交联网络连接。

本发明的第二个目的是提供一种上述生物大分子及改性埃洛石复合水凝胶的制备方法，包括以下步骤：