[发明专利]生物活性纳米复合水凝胶敷料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物活性纳米复合水凝胶敷料及其制备方法，该水凝胶敷料具备可注射和自适应性，可用于有窦道的严重糖尿病溃疡，促进皮肤组织高质量修复。水凝胶敷料的制备包括：合成季铵盐改性聚合物材料；合成苯硼酸改性聚合物材料；采用模板法溶胶‑凝胶制备含镁生物活性玻璃微球；通过苯硼酸酯和静电作用动态键，制备水凝胶敷料。该敷料具有自愈合性、抗菌性和生物活性，能够很好地注射并粘附在创面处，具有良好的促进创面修复的效果。

技术领域

本发明涉及生物医用材料、组织工程和再生医学的技术领域，尤其是指一种用于糖尿病溃疡的生物活性纳米复合水凝胶敷料及其制备方法。

背景技术

糖尿病性溃疡是糖尿病最严重的并发症之一，伴有愈合延迟和过度炎症以及细胞外基质功能受损。糖尿病足溃疡已成为许多国家截肢的主要原因。影响糖尿病溃疡愈合主要原因是血管网络损伤和细菌感染。血管网络的重建和细菌的消除对糖尿病溃疡的治疗至关重要。除了对患者进行血糖的控制，糖尿病溃疡的治疗常常借助一些功能材料来实现。然而目前临床上的大多数材料存在功能单一且生物活性低的缺点，无法有效地修复创面。

水凝胶能够吸附组织渗出液，保持创面水分及时交换创面附近的气体(O₂、 CO₂等)，是创面修复的最佳材料。更重要的是水凝胶的性能可以根据所需进行设计。对于具有窦道的严重的糖尿病创面，传统的水凝胶通常预制成型，不易塑性，只能修复伤口的表面，导致较高的复发率。而具有自动自适应和可注射性能的水凝胶可以与各种形状的创面匹配，更好地修复创面。而且根据临床实际需求，还可以赋予水凝胶抗菌性、自愈性、粘接性等，以提高其实用性。同时水凝胶也是生物活性物质的优良载体。具有生物活性的敷料能够从内源性通道来加快创面修复。临床上常常使用生长因子来实现生物活性，然而由于其存在价格昂贵且半衰期短的缺点，极大地限制了其广泛应用。生物活性玻璃(BGs) 是一种具有高生物活性和相容性的无机修复材料，能够促进血管的形成、细胞外基质(ECM)和胶原纤维的沉积加快创面愈合。而且在BGs网络中掺杂生物活性金属离子Mg²⁺也能够实现促进血管生成、降低炎症以及促进细胞迁移、增殖和分化的功能。因此，基于实用性和生物活性开发的多功能水凝胶为糖尿病溃疡的治疗提供一种可替代材料。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺点与不足，提出了一种用于糖尿病溃疡的生物活性纳米复合水凝胶敷料及其制备方法，该敷料通过苯硼酸酯和静电作用动态键制得，具有可注射性、自适应性、自愈合性、粘附性、抗菌性以及生物活性。

为实现上述目的，本发明所提供的技术方案为：一种用于糖尿病溃疡的生物活性纳米复合水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：

1)以碱溶液为催化剂，以正硅酸四乙酯(TEOS)、磷酸三乙酯(TEP)、四水合硝酸钙(CN)和硝酸镁(MN)为原料，采用溶胶-凝胶法制备含镁生物活性玻璃微球；将季铵盐改性聚合物材料和苯硼酸改性聚合物材料分别以不同的浓度溶解在去离子水中；

2)将含镁生物活性玻璃微球加入到苯硼酸改性聚合物材料的水溶液中并搅拌均匀，得到混合物，然后再往该混合物中加入季铵盐改性聚合物材料的水溶液并搅拌均匀，便能快速制得水凝胶，然后在室温下继续搅拌，以确保生成的水凝胶稳定。

进一步，在步骤1)中，所述含镁生物活性玻璃微球的制备如下：

将2-10g碱溶液在特定温度下溶于20-100mL无水乙醇和10-100mL去离子水的混合物中；然后滴加5-20mL正硅酸乙酯(TEOS)继续搅拌预设时间；接着每隔一段时间依次加入0.5-2mL磷酸三乙酯(TEP)、2-10g四水合硝酸钙(CN)和 2-10g硝酸镁(MN)；再在特定温度下搅拌2-12h，而后用无水乙醇和去离子水离心洗涤三次，得到粗产物；最后，将粗产物在500-800℃空气中烧结2-8h去除碱溶液、乙醇和反应单体，得到最终产品，即含镁生物活性玻璃微球。

进一步，在步骤1)中，所述季铵盐改性聚合物材料的制备如下：