本发明属于医药,具体涉及一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法及其应用。
背景技术:
1、糖尿病对全球健康构成重大挑战,糖尿病患者会因持续的高血糖水平,造成足部周围神经病变和痛觉认知减弱。因此,患者不能及时发现各种外伤(如烧伤、割伤、水泡),从而导致了糖尿病伤口的恶化。此外,糖尿病伤口的高糖微环境加剧了局部炎症反应和血液循环不良,导致糖尿病伤口很难遵循正常的愈合过程(止血、炎症、增殖、重塑),从而导致糖尿病伤口治疗成为一项重大的临床挑战。综上,管理血糖水平、改善炎症、控制感染、监测伤口愈合对于治疗糖尿病慢性创面来说至关重要;近年来的现有技术中,例如专利号为cn113730647b的专利提出了一种柔性导电抗菌聚苯胺-磺酸透明质酸(sha)水凝胶材料,用磺酸透明质酸作为主网络,掺杂聚苯胺并维持其导电性;专利号为cn114805866a的专利提出了一种离子导电水凝胶,以聚乙烯醇、壳聚糖和聚丙烯酰胺作为主网络,掺杂氯化锂维持其导电性;cn114907661a的专利提出了一种可用于柔性应变传感器以半乳甘露聚糖粉末、叶酸和聚丙烯酰胺构建双网络结构的水凝胶,现有技术中已经开发出了多种治疗糖尿病慢性创面的新策略,包括新型智能伤口敷料、高压氧疗法和细胞输送等,但因其各自的局限性尚无法满足患者临床需求,故研发出能够加速伤口愈合的新疗法将是糖尿病伤口治疗领域的重难点。高压氧疗法借助高压氧机舱向患者提供纯氧(100%),使患者获得更多的溶解氧,从而改善伤口局部的缺氧环境,减少炎症,促进急性和慢性伤口的再上皮化,最终加速伤口愈合;但是,高压氧疗法需要专门设备且可能对患者造成气压伤和氧中毒等副作用;皮肤替代品,包括同种异体移植物和动物异种移植物等,通过模拟人体皮肤的结构和功能,来维持伤口的湿润环境,加速细胞迁移和增殖,控制炎症反应从而促进伤口愈合;然而,在临床应用中使用异体或异种材料可能导致患者产生免疫排斥;综上,使用抗生素治疗糖尿病伤口容易导致细菌耐药性的增加,增加了治疗的难度。此外,糖尿病伤口愈合困难,因为高血糖和微循环功能障碍等因素导致愈合时间长;另外,糖尿病患者周围神经病变导致痛觉减弱,传统敷料缺乏有效监测手段,难以及时发现和处理伤口变化,从而导致治疗延误或不足,为此我们提出一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法及其应用。
技术实现思路
1、本发明的目的是提供一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法及其应用,利用1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑和ta-fe3+络合物的导电性和抗菌性,为电刺激疗法提供可靠支持;同时,ta-fe3+络合物具有光热抗菌性质,能够实现局部加热,从而增强伤口血流和氧合,杀死细菌并加速愈合过程;此外,单宁酸具有抑制β-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性,阻碍细胞内葡萄糖转运,降低血糖水平,减少伤口微环境细菌定植。除了治疗作用以外,pnitf具有监测温度和应变的功能,可以通过研究电阻值变化来有效监测人体运动状态变化及皮肤温度的变化。这种新型的伤口愈合水凝胶集成了许多物理特性,如自愈合、温敏性、导电性和光热性,使其不仅在伤口治疗领域具有重要意义,还可应用于柔性传感元件中,具有广阔的临床应用前景。
2、本发明采取的技术方案具体如下:
3、一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,包括以下步骤:
4、步骤1:将1.5份质量份数的单宁酸和3份质量份数的氯化铁溶于1000质量份数的纯水中,得到ta-fe3+络合物溶液;
5、步骤2:制备1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑;
6、步骤3:将260份质量份数的n-异丙基丙烯酰胺和37.5份质量份数的1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑溶于ta-fe3+络合物溶液中;
7、步骤4:加入过硫酸铵溶液,可得抗菌导电智能水凝胶。
8、所述步骤2中制备1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑的具体方法如下:
9、步骤201:将3.525份质量份数的1-乙烯基咪唑和4.475质量份数的氯乙酸甲酯进行混合,并进行搅拌;
10、步骤202:将步骤201中得到的产物用无水乙醚洗涤3次,经过真空干燥,得到1-乙烯基-3-(甲氧羰基)咪唑;
11、步骤203:选取3.5份质量份数的1-乙烯基-3-(甲氧羰基)咪唑和0.32份质量份数的naoh溶于15.78份质量份数的无水乙醇中,并进行搅拌,取上清液,干燥后得到粗产物;
12、步骤204:将所述步骤203中得到的粗产物用无水乙醇洗涤三次,在转速为11000rpm/min的条件下离心15min,再进行真空干燥,得到1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑。
13、所述步骤201中,具体在10-25℃下进行搅拌,且搅拌时长为72h;所述步骤202中,真空干燥时长为24h。
14、所述步骤203中,具体在55℃下进行搅拌,且搅拌时长6h;所述步骤204中,真空干燥时长为24h。
15、所述步骤4中过硫酸铵溶液的浓度为100mg/ml。
16、所述步骤4中加入的过硫酸铵溶液的体积与步骤1中纯水的体积的比为1:10。
17、一种抗菌导电智能水凝胶在制备治疗伤口敷料药物中的应用。
18、所述抗菌导电智能水凝胶还用于制备智能监控传感器。
19、本发明取得的技术效果为:
20、本发明中,以ta-fe3+络合物催化温敏性n-异丙基丙烯酰胺和1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑共聚而合成,实现光热疗法和电刺激疗法的协同治疗,适用于慢性糖尿病伤口的治疗和智能监测。其中,两性离子液体1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑和ta-fe3+络合物具有良好的导电率,为电刺激疗法提供可靠支持;ta-fe3+络合物自交联形成的多酚金属离子络合物能够在水凝胶网络内形成牢固而可逆的氢键,也可以作为催化体系激活过硫酸铵加速自由基形成,从而诱导n-异丙基丙烯酰胺和1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑聚合,形成高机械强度的水凝胶网络。此外ta-fe3+络合物具有固有抗菌活性且其近红外光热特性可通过局部加热,从而增强伤口的血流和氧合,杀死细菌并加速愈合过程。同时,单宁酸具有抑制β-葡萄糖苷酶和α-淀粉酶的活性,阻碍细胞内葡萄糖转运,降低血糖水平,减少伤口微环境细菌定植;本方案开发的这种新型水凝胶具有高度的原创性和前瞻性,集优越的物理特性和生物治疗功能于一体,实现了抗菌、促愈合且可实现温度传感和应变传感,为糖尿病伤口治疗提供新思路且提供了开发抗菌智能水凝胶的技术支撑,具有一定的商业价值和社会效益。
1.一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,其特征在于:包括以下步骤:
2.根据权利要求1所述的一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,其特征在于:所述步骤2中制备1-乙烯基-3-(羧酸酯)-咪唑的具体方法如下:
3.根据权利要求2所述的一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,其特征在于:所述步骤201中,具体在10-25℃下进行搅拌,且搅拌时长为72h;所述步骤202中,真空干燥时长为24h。
4.根据权利要求3所述的一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,其特征在于:所述步骤203中,具体在55℃下进行搅拌,且搅拌时长6h;所述步骤204中,真空干燥时长为24h。
5.根据权利要求4所述的一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,其特征在于:所述步骤4中过硫酸铵溶液的浓度为100mg/ml。
6.根据权利要求5所述的一种抗菌导电智能水凝胶敷料合成方法,其特征在于:所述步骤4中加入的过硫酸铵溶液的体积与步骤1中纯水的体积的比为1:10。
7.根据权利要求1-6所述的一种抗菌导电智能水凝胶在制备治疗伤口敷料药物中的应用。
8.根据权利要求7所述的一种抗菌导电智能水凝胶在制备治疗伤口敷料药物中的应用,其特征在于,所述抗菌导电智能水凝胶还用于制备智能监控传感器。