本發(fā)明涉及水凝膠領(lǐng)域，具體涉及一種負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)的外傷敷料如紗布、繃帶、海綿等由于保溫性、透氣性、止血性不佳等問題容易誘發(fā)細(xì)菌感染，延緩傷口愈合，甚至引發(fā)慢性并發(fā)癥對傷口帶來二次傷害。因此，長期以來人們致力于研制生物相容性高，保溫透氣性更好的醫(yī)用敷料。

2、水凝膠是親水性聚合物鏈通過化學(xué)或物理交聯(lián)形成的親水性三維網(wǎng)絡(luò)高分子聚合物，其力學(xué)性能便于調(diào)控，還可負(fù)載不同的功能性材料。水凝膠能夠在吸收大量水分顯著溶脹后保持原有結(jié)構(gòu)不被溶解，且具有良好的生物相容性、水透過率和合適的氣體通過率，可以為皮膚傷口提供暫時性的保護(hù)屏障及良好濕潤的環(huán)境，且不會和傷口粘連，同時還可以進(jìn)行藥物釋放，促進(jìn)傷口的快速愈合，是一種極為理想的醫(yī)用敷料。

3、淀粉作為一種在生物體內(nèi)廣泛存在、價格低廉的親水性天然高分子材料，具有極高的生物相容性和生物降解性，適合作為醫(yī)用水凝膠的原料。聚乙烯醇(pva)作為人工高分子材料，其各種降解產(chǎn)物和單體均無生物毒性，且具有的良好的成膜性、柔韌性，有助提升淀粉基水凝膠的力學(xué)性能，形成均勻、穩(wěn)定的膜結(jié)構(gòu)。中國發(fā)明專利cn109354719a公開了一種淀粉雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法，將淀粉、pva和硼砂的混合溶膠通過回生凍融，制成高機(jī)械強(qiáng)度、自愈性和阻水性的雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)水凝膠。該發(fā)明所述水凝膠具備溶脹吸水性能且抗拉伸韌性優(yōu)秀，但在干燥環(huán)境中的保水性不足，導(dǎo)致其柔韌性維持時間較短。另外，由于該發(fā)明所述水凝膠不特定應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，因此缺乏進(jìn)一步提高水凝膠生物相容性的改進(jìn)，以及水凝膠與藥物的結(jié)合應(yīng)用。在另一些專利文件中，淀粉基水凝膠負(fù)載了特定功能性物質(zhì)，如需緩釋給藥的藥物、導(dǎo)電離子液體等，但也沒有同時進(jìn)一步改進(jìn)水凝膠機(jī)械強(qiáng)度和生物相容性的例子。

4、綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)缺乏一種力學(xué)性能和生物相容性均優(yōu)秀的、負(fù)載功能性物質(zhì)的淀粉基水凝膠。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，通過雙交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)顯著提高了水凝膠的力學(xué)性能，并具有極佳的生物相容性。

2、本發(fā)明的目的之一是提供一種負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠，包含以下質(zhì)量份數(shù)的成分：直鏈淀粉2～3份，聚乙烯醇(pva)1.5～2份，蘆薈提取物1～2份，甘油9～12份，引發(fā)劑0.04～0.08份，交聯(lián)助劑0.01～0.03份，硼砂0.05～0.15份，余量為去離子水。

3、本發(fā)明的另一個目的是提供一種所述負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，包括如下步驟：

4、將新鮮蘆薈全葉洗凈剪成小塊，冷凍干燥后研磨成粉，得到干燥蘆薈粉。

5、將所述干燥蘆薈粉置于乙醇溶液中浸泡并超聲，用索氏提取法提取，提取液經(jīng)抽濾、濃縮、真空干燥、紫外滅菌得到所述蘆薈提取物。

6、將所述直鏈淀粉和去離子水混合，加熱攪拌至完全糊化得到淀粉糊化溶液。

7、將所述聚乙烯醇、去離子水和甘油混合，加熱攪拌得到聚乙烯醇均質(zhì)溶液。

8、將所述淀粉糊化溶液和聚乙烯醇均質(zhì)溶液快速混合，并加入所述蘆薈提取物、硼砂以及交聯(lián)助劑，最后加入引發(fā)劑，加熱攪拌均勻，所得混合物超聲消泡后倒入模具。

9、將模具中的混合物進(jìn)行回生、循環(huán)凍融處理，得到所述負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠。

10、進(jìn)一步地，所述冷凍干燥的時間為12h。

11、進(jìn)一步地，所述干燥蘆薈粉和乙醇溶液的質(zhì)量比例為1:5，其中乙醇溶液濃度為75％(體積)。

12、進(jìn)一步地，所述蘆薈為庫拉索蘆薈、開普蘆薈、木立蘆薈中的一種或多種。優(yōu)選地，所述蘆薈為庫拉索蘆薈。

13、進(jìn)一步地，制備淀粉糊化溶液的所述加熱為85℃水浴加熱。

14、進(jìn)一步地，制備聚乙烯醇均質(zhì)溶液的所述加熱為95℃水浴加熱，其中所述聚乙烯醇的型號為pva-124。

15、進(jìn)一步地，加入引發(fā)劑后的所述加熱為60℃水浴加熱，其中所述交聯(lián)助劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺(mba)，所述引發(fā)劑為過硫酸銨。

16、進(jìn)一步地，所述回生、循環(huán)凍融處理過程為：

17、(1)回生：將盛裝著混合物的模具在4℃環(huán)境下回生6h；

18、(2)凍融：將盛裝著混合物的模具轉(zhuǎn)移到-20℃溫度下冷凍12h，然后在25℃溫度下解凍12h；

19、所述凍融步驟循環(huán)3次。

20、本發(fā)明的最后一個目的是提供所述負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠在生物醫(yī)學(xué)及日用化學(xué)品領(lǐng)域的應(yīng)用。

21、本發(fā)明的技術(shù)方案具備的有益效果是：

22、1、本發(fā)明所述水凝膠體系采用水-甘油雙溶劑，其中甘油分子不僅與水分子產(chǎn)生大量氫鍵阻礙水分子的蒸發(fā)，增強(qiáng)了水凝膠的柔韌性和保水能力，而且與淀粉和pva的大分子鏈通過氫鍵形成了物理交聯(lián)，提升了水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度及生物相容性。

23、2、本發(fā)明所述水凝膠體系中，pva和淀粉之間的氫鍵作用形成物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，硼砂和淀粉、pva分子鏈分別形成化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)大幅提高了水凝膠的力學(xué)性能。其中淀粉具體為直鏈淀粉，其抗拉伸強(qiáng)度相較于支鏈淀粉更高。

24、3、本發(fā)明所述水凝膠體系中，參與化學(xué)交聯(lián)的除了硼砂外，還有少量交聯(lián)助劑(如n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺)以另一種機(jī)理與淀粉和pva發(fā)生交聯(lián)，明顯提升了水凝膠的孔徑，有利于提高其吸水保水性及蘆薈提取物的負(fù)載，同時降低了水凝膠的結(jié)晶度，提高了其熱穩(wěn)定性。所述水凝膠在pbs緩沖液中具有優(yōu)異的溶脹保水性能，平衡溶脹率可達(dá)600％，離水30h后仍保有20％以上的含水量。

25、4、本發(fā)明所述水凝膠細(xì)胞毒性低(細(xì)胞存活率在94％以上)，溶血率也低(在2％以下)，人體斑貼實驗中均無不良反應(yīng)，其生物相容性和安全性極高。同時，該水凝膠對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌具有優(yōu)異的抗菌效果(抑菌圈寬度分別為10.17mm和11.05mm)。

技術(shù)特征：

1.一種負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠，其特征在于，包含以下質(zhì)量份數(shù)的成分：直鏈淀粉2～3份，聚乙烯醇1.5～2份，蘆薈提取物1～2份，甘油9～12份，引發(fā)劑0.04～0.08份，交聯(lián)助劑0.01～0.03份，硼砂0.05～0.15份，余量為去離子水。

2.一種如權(quán)利要求1所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，所述冷凍干燥的時間為12h。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，所述干燥蘆薈粉和乙醇溶液的質(zhì)量比例為1:5，其中所述乙醇溶液濃度為75％(體積)。

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，所述蘆薈為庫拉索蘆薈、開普蘆薈、木立蘆薈中的一種或多種。

6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，制備淀粉糊化溶液的所述加熱為85℃水浴加熱。

7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，制備聚乙烯醇均質(zhì)溶液的所述加熱為95℃水浴加熱，其中所述聚乙烯醇的型號為pva-124。

8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，加入引發(fā)劑后的所述加熱為60℃水浴加熱，其中所述交聯(lián)助劑為n,n'-亞甲基雙丙烯酰胺，所述引發(fā)劑為過硫酸銨。

9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠的制備方法，其特征在于，所述回生、循環(huán)凍融處理過程為：

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠在生物醫(yī)學(xué)及日用化學(xué)品領(lǐng)域的應(yīng)用。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠及其制備方法和應(yīng)用，屬于水凝膠領(lǐng)域。本發(fā)明采用超聲輔助醇提法制得蘆薈提取物，并將其嵌入以回生凍融法制備的直鏈淀粉?聚乙烯醇?硼砂水凝膠物理化學(xué)雙網(wǎng)絡(luò)中，得到了一種抗菌能力強(qiáng)、生物安全性相容性高、力學(xué)性能良好的負(fù)載蘆薈提取物的淀粉基雙網(wǎng)絡(luò)抗菌水凝膠。所述水凝膠兼具制備方法簡單、成本較低的優(yōu)點(diǎn)，廣泛地適用于有止血、抗菌、給藥等需求的生物醫(yī)學(xué)及日用化學(xué)品領(lǐng)域。

技術(shù)研發(fā)人員：楊建軍,楊盼盼,吳慶云,吳明元,張建安,劉久逸
受保護(hù)的技術(shù)使用者：安徽大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19