[发明专利]一种可喷涂水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种可喷涂水凝胶及其制备方法与应用，本发明通过将魔芋葡甘露聚糖进行高碘酸钠氧化改性，制备氧化魔芋葡甘露聚糖，以及通过将γ‑聚谷氨酸钠经酸化进一步处理得到改性的聚谷氨酸，通过氧化魔芋葡甘露聚糖和改性的聚谷氨酸制备可喷涂水凝胶。本发明制备方法得到的水凝胶性能稳定，延展性能良好，解决了γ‑聚谷氨酸自身不能成胶，魔芋葡甘露聚糖在水中形成的凝胶不仅稳定性差，而且延展性弱的技术问题。本发明制备的可喷涂水凝胶在生物医学工程中可以得到广泛的应用。

技术领域

本发明属于生物功能材料领域，具体涉及一种可喷涂水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

魔芋葡甘露聚糖(KGM)可从魔芋属的天然草本植物中提取，D-甘露糖D-葡萄糖通过β-1,4糖苷键连接构成的其糖链。KGM具有降低血压、胆固醇，促进肠道蠕动作用而常被用于治疗肥胖症；同时，因其可提高胰腺对胰岛素的敏感性而用于糖尿病领域；KGM还能促进巨噬细胞分泌抗炎因子缩短皮肤创口修复期而被用作皮肤敷料。此外，KGM良好的可生物降解性和组织相容性，广泛用于生物医学、食品、农业等领域。然而，KGM由于糖环中含有较多的亲水羟基，极易在水中溶胀形成凝胶，但此时的凝胶不仅形态差、黏附能力弱，且脆性大，不适于单独应用于皮肤伤口修复(Chen J,Li J,Li B,Identification of moleculardriving forces involved in the gelation of konjac glucomannan:Effect ofdegree of deacetylation on hydrophobic association,Carbohydr.Polym,86(2011):865–871)。因此，需要对KGM进行改性，与其他物质共同作用以提高其黏附性能和形态稳定性。

γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是由D-谷氨酸和L-谷氨酸通过酰胺键连接而成，通常由微生物发酵得到。γ-PGA由于含有大量的羧基而具有较高的黏附性和吸水性，且其降解物对生物和环境无毒害作用。γ-PGA复合材料以及γ-PGA常作为抗菌材料、疫苗佐剂，用于癌症和组织再生领域。由于γ-PGA较强的水溶性，单独使用并不能形成凝胶，常需与其他物质组分进行协同作用，以扩大聚合物的使用范围(Zi-Zi Hu,Xiao-Mei Sha,Yun-Hua Ye,Wan-Rong Xiao,Zong-Cai Tu,Effects ofγ-polyglutamic acid on the gellingproperties and non-covalent interactions of fish gelatin,Txture Studies,(2019):511-520)。

水凝胶与细胞外基质具有相似性，可以为皮肤创伤处提供湿润的环境并吸出多余的渗液，从而促进细胞向伤口迁移，改善创口微环境。然而，传统的水凝胶形态较为固定，不会随伤口形状、深浅灵活变化，有时还需通过添加化学或生物有毒交联剂进一步促进水凝胶凝胶化。因此，寻找一种可通过自身化学键键合诱导的水凝胶显得尤为重要。同时，传统型水凝胶因为使用时已经凝胶化化成型，使用量大且携带不方便，而喷涂型水凝胶具有操作简洁，随取随喷随用，可减少交叉感染等特性(Sovan Lal Banerjeea,Subhayan Dasc,Koushik Bhattacharyaa,Moumita Kunduc,Mahitosh Mandalc,Nikhil K.Singha,Ag NPsincorporated self-healable thermoresponsive hydrogel using precise structural“Interlocking”complex of polyelectrolyte BCPs:A potential new wound healingmaterial,Chemical Engineering,405.1(2021):125436)，因此，制作一种可自发反应可喷涂的水凝胶显得尤为重要。

发明内容