[发明专利]一种具有级联酶催化活性、糖尿病免疫调节的纳米粒及其多功能水凝胶的制备与应用

说明书

本发明属于复合生物材料制备和应用领域，具体为一种具有级联酶催化活性、糖尿病免疫调节、用于细菌感染性伤口治疗的多功能水凝胶的制备及应用。使用金属有机骨架材料ZIF‑8为载体，原位包覆葡萄糖氧化酶及准无定形Fesubgt;2/subgt;Osubgt;3/subgt;制备F‑GZ。随后，通过氧化透明质酸和N‑羧乙基壳聚糖之间的希夫碱反应，将F‑GZ均匀负载在其中形成F‑GZ@G。F‑GZ可利用GOx催化消耗伤口部位高浓度葡萄糖，且在细菌感染期的低pH微环境下，通过降解释放的Znsupgt;2+/supgt;与催化产生的·OH协同抗菌；在伤口恢复期相对较高的pH环境下，通过催化Hsubgt;2/subgt;Osubgt;2/subgt;产生Osubgt;2/subgt;，实现清除活性氧和缓解缺氧。

技术领域

本发明属于复合生物材料制备和应用领域，具体为一种具有级联酶催化活性、糖尿病免疫调节的纳米粒及其多功能水凝胶的制备及用于细菌感染性伤口修复治疗。

背景技术

糖尿病作为一种高发的免疫性疾病，严重威胁着人类健康，其中由高血糖引起的血管病变和神经病变等造成的糖尿病伤口，由于易发生细菌感染和各种并发症等，对人的生命构成重大威胁。目前，抗菌治疗、清除活性氧(ROS)和增加胶原蛋白的方式常被用来促进糖尿病伤口的修复，因此促进了不同功能纳米生物材料的发展。然而，这些纳米材料大多功能单一，或对糖尿病伤口在不同治疗阶段的不同微环境反应不敏感。同时，在暴露的伤口中，不合适的纳米药物输送与快速释放，也会降低其治疗效果，甚至带来毒副作用。最近，由生物相容性材料制备的水凝胶因其良好的保湿性能、有利于物质扩散和促进细胞迁移/增殖等特点，在糖尿病伤口管理中受到重视。在水凝胶中加入一些功能性纳米药物，不仅可以补充水凝胶的治疗功能，还可以调节伤口的微环境，加速伤口的修复。此外，基于水凝胶的药物输送可调节药物的持续释放，减少耐药性，降低急性毒副作用，从而提高疗效，是潜在的伤口治疗策略。

然而，基于水凝胶的药物输送在糖尿病伤口修复治疗中仍面临一些问题。首先，导致伤口部位病变/变性的高血糖浓度和滋生细菌很少被协同处理。其次，I型糖尿病伤口的根本原因是胰腺中免疫功能过度活跃而导致胰岛细胞的免疫功能受损，使血糖浓度升高，但这一点几乎没有得到有效解决。此外，针对不同阶段或不同形状的伤口，具有串联治疗作用和自我修复能力的注射用水凝胶仍然很少，这些都将大大影响糖尿病伤口的有效处理。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种具有级联酶催化活性、糖尿病免疫调节的纳米粒及其多功能水凝胶的制备及用于细菌感染性糖尿病伤口处理。在这项发明中，具体步骤如下：

(1)以金属有机骨架材料ZIF-8为载体，通过由水合醋酸锌与2-甲基咪唑之间的配位自组装原位包覆葡萄糖氧化酶(GOx)以及准无定形Fe₂O₃制备F-GZ。

(2)通过氧化透明质酸(OHA)和N-羧乙基壳聚糖(CEC)之间的希夫碱反应，将步骤(1)得到F-GZ均匀负载在其中形成复合多功能水凝胶F-GZ@G。

本发明中，所述步骤(1)中的葡萄糖氧化酶比活度＞200U/mg.

本发明中，所述步骤(1)中的准无定形Fe₂O₃尺寸为20nm-40nm，是由单个粒径约3-5nm的Fe₂O₃粒子组成的团簇状。

本发明中，所述步骤(2)中OHA的原料透明质酸数均分子量为1300000-1500000Da，CEC的原料壳聚糖的平均分子量为200000Da。

本发明中，所述步骤(1)中，葡萄糖氧化酶(GOx)加入质量为0～25mg，Fe₂O₃加入质量为0～5mg。

本发明中，所述步骤(2)中F-GZ粒子与水凝胶之间的质量比体积为0～7.5mg：1mL。