一種殼聚糖?黑磷復(fù)合水凝膠及其制備方法與流程

本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種快速光動力殺菌的殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠敷料及其制備方法。

背景技術(shù)：

生物醫(yī)用材料是研究人工器官和醫(yī)療器械的基礎(chǔ)，用于對生物體進(jìn)行診斷、治療疾患、外科修復(fù)或替換其病損組織、器官或增進(jìn)其功能，而對生物體不會產(chǎn)生不良影響的材料。作為生物醫(yī)用材料，應(yīng)該是對人體無毒性、無致敏性、無刺激性、無遺傳毒性和無致癌性等不良反應(yīng)。

生活中的一些磕傷、碰傷、擦傷以及外科手術(shù)、高溫、輻射和化學(xué)試劑等很容易造成皮膚損傷，若不及時(shí)進(jìn)行傷口處理會導(dǎo)致由微生物尤其是大腸桿菌和金黃色葡萄球菌造成的細(xì)菌感染。近年來，快速而有效的治療這種類型的傷口已經(jīng)引起了廣泛的關(guān)注，而快速的殺菌是一個關(guān)鍵的過程。殼聚糖水凝膠由于帶正電荷，可以有效的殺死細(xì)菌，但是這個作用過程時(shí)間長，也正是由于這個強(qiáng)的正電性，細(xì)胞毒性也很大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明提供了一種殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠及其制備方法，其抗菌性高、光催化性好、生物相容性好，工藝簡單、設(shè)備投入少、資源消耗少、無有害氣體副產(chǎn)物產(chǎn)生。

本發(fā)明第一方面提供了一種殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠制備方法，步驟包括：

s1、將黑磷晶體粉分散在去離子水中并通入保護(hù)氣體，然后在冰浴條件下超聲8～12h，最后離心獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將殼聚糖溶解在醋酸水溶液中，攪拌，然后于45～55℃下加入蘆薈粉、聚乙二醇和甘油，攪拌均勻后注入體積濃度為1～2％的戊二醛水溶液，攪拌后置于烘箱中40～60℃下6～9h，即制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于納米黑磷片水溶液中10～20min，獲得殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠。

本發(fā)明第二方面提供了一種殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠，所述殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠為黑磷納米片負(fù)載在呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖水凝膠上得到的復(fù)合水凝膠。

本發(fā)明的有益效果是：

(1)使用戊二醛作為交聯(lián)劑制備殼聚糖水凝膠，無需加熱的同時(shí)，無有害氣體產(chǎn)生，經(jīng)濟(jì)環(huán)保；

(2)制備方法簡單、設(shè)備投入少，消耗資源少，且實(shí)施難度?。?/p>

(3)復(fù)合水凝膠敷料中黑磷的成功負(fù)載，不僅可以增強(qiáng)光催化性從而很大程度上提高了抗菌活性，而且綜合水凝膠正電性后減小細(xì)胞毒性；

(4)復(fù)合水凝膠在光照十分鐘下抗菌率可以達(dá)到99％以上，并具有良好的生物相容性。

附圖說明

圖1為實(shí)施例一中水凝膠的sem圖；

圖2為實(shí)施例一中負(fù)載的黑磷片的sem圖；

圖3為實(shí)施例一、實(shí)施例二、實(shí)施例三、實(shí)施例四和實(shí)施例五中制得的產(chǎn)品在光照10min后的抗菌率柱狀圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明第一方面提供了一種殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠制備方法，步驟包括：

s1、將黑磷晶體粉分散在去離子水中并通入保護(hù)氣體，然后在冰浴條件下超聲8～12h，最后離心獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將殼聚糖溶解在醋酸水溶液中，攪拌，然后于45～55℃下加入蘆薈粉、聚乙二醇和甘油，攪拌均勻后注入體積濃度為1～2％的戊二醛水溶液，攪拌后置于烘箱中40～60℃下6～9h，即制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于納米黑磷片水溶液中10～20min，獲得殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠。

活性氧(ros)，包括單線態(tài)氧、羥基自由基、超氧化物自由基，是與半導(dǎo)體材料光催化密切相關(guān)的，同時(shí)他們也具有十分優(yōu)異的抗菌性。黑磷，一種新的二維半導(dǎo)體材料，具有良好的光催化性。同時(shí)，黑磷帶負(fù)電，在這個制備方法中，我們利用黑磷的負(fù)電性和殼聚糖水凝膠的正電性，負(fù)載黑磷片于載體上，將兩者結(jié)合起來，制得殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠，使這個水凝膠體系在光照十分鐘下抗菌率可以達(dá)到99％以上，并具有良好的生物相容性。

優(yōu)選的，步驟s1中，每40～60mg的黑磷晶體粉分散在60～80ml的去離子水中。

更加優(yōu)選的，步驟s1中，每50mg的黑磷晶體粉分散在80ml的去離子水中，然后在冰浴條件下超聲8h。

更加優(yōu)選的，步驟s1所述離心的轉(zhuǎn)速為1500r/min，時(shí)間為20min；步驟s1所述超聲的功率為1～1.5kw。

優(yōu)選的，步驟s2中，每1～3g殼聚糖溶解在100ml醋酸水溶液中，攪拌然后于45～55℃下依次加入0.5～1.5g蘆薈粉、1～3g聚乙二醇和1～3ml甘油，攪拌均勻后注入20ml體積濃度為1～2％的戊二醛。

更加優(yōu)選的，步驟s2殼聚糖的脫乙酰度≥95％，粘度為100～200mpa.s，聚乙二醇分子量為2000。

具體的，在本發(fā)明的幾個實(shí)施例中，步驟s2中，加入戊二醛后快速攪拌5～10s，快速攪拌后倒入模具后再置于烘箱中，所述模具為直徑為15cm的玻璃皿。

優(yōu)選的，每1～3g殼聚糖制備得到的殼聚糖水凝膠浸泡于1～2ml納米黑磷片水溶液中。具體的，在本發(fā)明的幾個實(shí)施例中，將殼聚糖水凝膠裁剪成直徑為8mm的圓片再進(jìn)行浸泡處理。

本發(fā)明第二方面提供了一種殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠，所述殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠為黑磷納米片負(fù)載在呈網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的殼聚糖水凝膠上得到的復(fù)合水凝膠。

優(yōu)選的，所述殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠采用前述制備方法制備得到。

更加優(yōu)選的，所述殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠用作敷料。

下面將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的一種殼聚糖-黑磷復(fù)合水凝膠及其制備方法予以進(jìn)一步說明。下面描述的實(shí)施例是示例性的，僅用于解釋本發(fā)明，而不能理解為對本發(fā)明的限制。

下述實(shí)施例中的實(shí)驗(yàn)方法，如無特殊說明，均為常規(guī)方法。下述實(shí)施例中所用的實(shí)驗(yàn)材料如無特殊說明，均為市場購買得到。

實(shí)施例一

s1、將50mg的黑磷(bp)晶體粉分散在80ml的去離子水中并通入保護(hù)氣氬氣，然后在冰浴條件下超聲10h，最后離心20min獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將2.5的殼聚糖溶解在100ml的體積濃度為2％的醋酸水溶液中，并不斷機(jī)械攪拌20min，然后置于50℃的水浴鍋里，再依次加入1g的蘆薈粉、2g的聚乙二醇和1ml的甘油，攪拌均勻后注入20ml體積濃度為2％的戊二醛水溶液，快速機(jī)械攪拌5s后倒入模具中并置于50℃烘箱中9h制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于2ml的納米黑磷片水溶液中15min，利用黑磷的負(fù)電性和殼聚糖水凝膠的正電性，負(fù)載黑磷片于載體上，獲得殼聚糖/黑磷復(fù)合水凝膠。

對上述制得的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：

如圖1和圖2所示，水凝膠呈現(xiàn)出規(guī)則的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，且黑磷片負(fù)載在水凝膠上面；

如圖3所示，實(shí)施例一制備的產(chǎn)品在光照10min后抗菌率柱狀圖：對大腸桿菌抗菌率為99.01％；對金黃色葡萄球菌抗菌率為99.99％。

實(shí)施例二

s1、將40mg的黑磷(bp)晶體粉分散在80ml的去離子水中并通入保護(hù)氣氬氣，然后在冰浴條件下超聲8h，最后離心20min獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將2g的殼聚糖溶解在100ml的體積濃度為3％的醋酸水溶液中，并不斷機(jī)械攪拌15min，然后置于50℃的水浴鍋里，再依次加入0.5g的蘆薈粉、1g的聚乙二醇和1ml的甘油，攪拌均勻后注入20ml體積濃度為1％的戊二醛水溶液，快速機(jī)械攪拌6s后倒入模具中并置于40℃烘箱中6h制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于1ml納米黑磷片水溶液中10min，利用黑磷的負(fù)電性和殼聚糖水凝膠的正電性，負(fù)載黑磷片于載體上，獲得殼聚糖/黑磷復(fù)合水凝膠。

對上述制得的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：

如圖3所示，實(shí)施例二制備的產(chǎn)品在光照10min后抗菌率柱狀圖：對大腸桿菌抗菌率為89.23％；對金黃色葡萄球菌抗菌率為80.19％。

實(shí)施例三

s1、將60mg的黑磷(bp)晶體粉分散在60ml的去離子水中并通入保護(hù)氣氬氣，然后在冰浴條件下超聲10h，最后離心20min獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將3g的殼聚糖溶解在100ml的體積濃度為1％的醋酸水溶液中，并不斷機(jī)械攪拌30min，然后置于50℃的水浴鍋里，再依次加入1.5g的蘆薈粉、3g的聚乙二醇和3ml的甘油，攪拌均勻后注入20ml體積濃度為3％的戊二醛水溶液，快速機(jī)械攪拌8s后倒入模具中并置于60℃烘箱中9h制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于2ml納米黑磷片水溶液中20min，利用黑磷的負(fù)電性和殼聚糖水凝膠的正電性，負(fù)載黑磷片于載體上，獲得殼聚糖/黑磷復(fù)合水凝膠。

對上述制得的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：

如圖3所示，實(shí)施例三制備的產(chǎn)品在光照10min后抗菌率柱狀圖：對大腸桿菌抗菌率為97.96％；對金黃色葡萄球菌抗菌率為95.45％。

實(shí)施例四

s1、將50mg的黑磷(bp)晶體粉分散在60ml的去離子水中并通入保護(hù)氣氬氣，然后在冰浴條件下超聲12h，最后離心20min獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將3g的殼聚糖溶解在100ml的體積濃度為2.5％的醋酸水溶液中，并不斷機(jī)械攪拌10min，然后置于50℃的水浴鍋里，再依次加入1g的蘆薈粉、2g的聚乙二醇和1.5ml的甘油，攪拌均勻后注入20ml體積濃度為1.5％的戊二醛水溶液，快速機(jī)械攪拌后10s倒入模具中并置于50℃烘箱中8h制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于1.5ml納米黑磷片水溶液中15min，利用黑磷的負(fù)電性和殼聚糖水凝膠的正電性，負(fù)載黑磷片于載體上，獲得殼聚糖/黑磷復(fù)合水凝膠。

對上述制得的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：

如圖3所示，實(shí)施例四制備的產(chǎn)品在光照10min后抗菌率柱狀圖：對大腸桿菌抗菌率為98.77％；對金黃色葡萄球菌抗菌率為94.71％。

實(shí)施例五

s1、將55mg的黑磷(bp)晶體粉分散在75ml的去離子水中并通入保護(hù)氣氬氣，然后在冰浴條件下超聲12h，最后離心20min獲得上層納米黑磷片水溶液備用；

s2、將2.5g的殼聚糖溶解在100ml的體積濃度為1.5％的醋酸水溶液中，并不斷機(jī)械攪拌25min，然后置于50℃的水浴鍋里，再依次加入1.5g的蘆薈粉、1.5g的聚乙二醇和2.5ml的甘油，攪拌均勻后注入20ml體積濃度為2％的戊二醛水溶液，快速機(jī)械攪拌7s后倒入模具中并置于45℃烘箱中7h制得殼聚糖水凝膠；

s3、將步驟s2制備的殼聚糖水凝膠作為載體浸泡于1ml納米黑磷片水溶液中10min，利用黑磷的負(fù)電性和殼聚糖水凝膠的正電性，負(fù)載黑磷片于載體上，獲得殼聚糖/黑磷復(fù)合水凝膠。

對上述制得的產(chǎn)品進(jìn)行檢測，檢測結(jié)果如下：

如圖3所示，為實(shí)施例五制備的產(chǎn)品在光照10min后抗菌率柱狀圖：對大腸桿菌抗菌率為91.42％；對金黃色葡萄球菌抗菌率為87.51％。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。