本发明涉及医疗用品的,特别涉及一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料及其制备方法。
背景技术:
1、糖尿病创面愈合过程涉及复杂且动态的生物机制。在伤口处理中,传统棉纱敷料虽常见但存在止血效果不佳、愈合促进性能有限,以及易于过度吸收血液等问题。鉴于此,开发具备高效止血、自我愈合能力及抗菌功能的新型伤口敷料显得尤为重要。
2、近年来,天然水凝胶因其出色的生物相容性、生物降解性、无毒性及生物模拟特性而备受研究者关注。水凝胶作为一种功能高分子材料,通过特定交联形成三维亲水性网络结构,可在水中溶胀而不溶解。依据来源,水凝胶可分为天然与合成两大类。
3、纤维素作为天然水凝胶的重要原材料,具备丰富的可再生资源基础,具有生物降解、再生及回收等特性,符合环保与可持续发展的要求。相较于传统水凝胶,纤维素基水凝胶展现出高含水率、适宜孔隙率及良好细胞相容性,能有效提供伤口所需的湿润环境,促进气体交换与渗出物吸收。此外,其易于剪裁成各种形状,便于与伤口部位紧密贴合,提升自我愈合效果。
4、值得注意的是,纤维素分子结构中的羧基能够与血红蛋白铁离子结合,激活凝血因子,促进凝血过程,并增强血小板的粘附能力,从而提升止血效果。若进一步对纤维素基水凝胶进行改性优化,其自我愈合能力、细胞增殖促进、抗菌及可注射性能将得到显著提升,为糖尿病创面愈合提供更加高效与可靠的治疗选择。
5、然而,必须指出的是,通常单一的纤维素基水凝胶本身并不具备抗菌活性以防范伤口感染。为了赋予其抗菌特性,通常采取添加抗生素或具有抗菌活性的金属离子(如银离子、铜离子)等手段。然而,这种对抗生素的长期依赖将导致大量致病菌对其产生耐药性,其后果轻则影响伤口的愈合效果,重则可能引发患者病情的严重恶化乃至生命威胁。尽管添加纳米抗菌金属粒子(如银离子)能显著增强抗菌谱和抗菌性能,但这类粒子在人体内的长期累积亦可能带来健康风险。
6、当前,为了提升糖尿病创面伤口敷料的抗菌性能,一些创新研究已尝试在敷料中融入金属有机框架(mof)。这种策略利用mof的多孔结构,有效负载抗生素或其结构中的金属离子等抗菌物质,以实现抗菌效果。
7、mof作为一种有机-无机杂化材料,通过无机金属中心与有机配体的自组装连接,形成具有周期性网络结构的晶态多孔材料。其独特的性质,如纳米级孔隙、强大的酸碱催化活性、高比表面积、多金属位点以及可调控的孔道结构,使其成为材料学领域的研究热点。
8、然而,值得注意的是,mof在水溶液中存在稳定性问题,其结构容易塌陷。此外,由于mof结构中心含有金属离子,长期使用后可能引发金属离子的蓄积,严重情况下甚至可能导致重金属中毒。因此,在进一步推广和应用mof于糖尿病创面伤口敷料之前,需要解决这些潜在的问题。
9、可见,现有技术还有待改进和提高。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足之处,本发明的目的在于提供一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料及其制备方法,旨在解决纤维素水凝胶不具备抗菌性,以及mof含有金属离子不适用于作为药物载体的问题。
2、为了达到上述目的,本发明采取了以下技术方案:
3、一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料,包括具有多孔结构的共价有机框架、负载于共价有机框架孔隙中的槲皮素,以及分散于纤维素水凝胶中的孔隙中负载有槲皮素的共价有机框架;所述纤维素水凝胶用于吸附伤口的血水或组织液,使共价有机框架逐渐分解后缓慢释放孔隙中的槲皮素。
4、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料,其中,所述共价有机框架与槲皮素的质量比为1∶(1~5);所述孔隙中负载有槲皮素的共价有机框架的质量为纤维素水凝胶质量的4%~30%。
5、一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,包括如下步骤:
6、s1.cof的合成:将含有氨基基团的单体和含有醛基基团的单体加入到有机溶剂中,然后加入乙酸水溶液作为催化剂,并将形成的溶液转移至水热反应釜中,加热共聚制得cof;
7、s2.将槲皮素溶解于热的有机溶剂中,制得槲皮素溶液;并将步骤s1制得的cof超声分散至槲皮素溶液中,使槲皮素装载至cof的内部孔隙中;
8、s3.通过离心沉淀,将负载有槲皮素的cof从有机溶剂中分离出来,然后抽真空干燥或自然干燥至有机溶剂完全挥发,制得孔隙中负载有槲皮素的cof;
9、s4.将纤维素溶解至热水后,得到纤维素溶液;将聚乙烯醇加入至纤维素溶液中,充分搅拌,制得纤维素/pva混合溶液;
10、s5.将步骤s3中制得的孔隙中负载有槲皮素的cof加入至步骤s4中的纤维素/pva混合溶液中,混合均匀;
11、s6.将步骤s5中的纤维素/pva混合溶液去除水分后制得所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料。
12、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述含有氨基基团的单体为4,4'-二氨基联苯、4,4'-亚甲基二苯胺、1,3,5-三(4-氨苯基)苯、4,4',4”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺的一种或多种;所述含有醛基基团的单体为均苯三甲醛、4,4',4”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯甲醛、2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛的一种或多种;所述含有氨基基团的单体和所述含有醛基基团的单体的摩尔比为1∶1。
13、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述步骤s1中的有机溶剂为甲苯、二甲苯、邻二氯苯、三甲基苯、二氧六环、正丁醇中的一种或多种。
14、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述步骤s1中反应釜的反应温度为80~130℃,反应时间为2~7天。
15、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述步骤s1中乙酸水溶液的浓度为3mol/l或6mol/l。
16、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述步骤s2中的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、环己烷中的一种;所述槲皮素溶液的含量为10~200mg/ml。
17、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述步骤s4中纤维素的溶解浓度为2~10g/100ml水,热水温度为40~65℃;所述聚乙烯醇的浓度为2~5g/100ml水。
18、所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其中,所述步骤s6的操作具体为:将步骤s5中的纤维素/pva混合溶液置于-20℃的环境下冷冻24小时,然后在室温条件下解冻4小时,上述冷冻、解冻的步骤重复3次。
19、有益效果:
20、本发明提供了一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,通过在cof中负载天然药物槲皮素,并分散在纤维素基水凝胶中,可以为纤维素基水凝胶提供抗菌性,促进伤口愈合的能力。而且槲皮素是装载在cof的多孔结构中,在纤维素水凝胶吸附伤口的血水/组织液(ph为碱性)后,cof会逐步分解,从而可以持续缓慢释放槲皮素,可以使水凝胶对伤口达到持续稳定的抗菌效果和促伤口愈合的效果。而且纤维素基复合水凝胶制备过程中使用的成分对细胞均无毒害性。
1.一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料,其特征在于,包括具有多孔结构的共价有机框架、负载于共价有机框架孔隙中的槲皮素,以及分散于纤维素水凝胶中的孔隙中负载有槲皮素的共价有机框架;所述纤维素水凝胶用于吸附伤口的血水或组织液,使共价有机框架逐渐分解后缓慢释放孔隙中的槲皮素。
2.根据权利要求1所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料,其特征在于,所述共价有机框架与槲皮素的质量比为1∶(1~5);所述孔隙中负载有槲皮素的共价有机框架的质量为纤维素水凝胶质量的4%~30%。
3.一种共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,包括如下步骤:
4.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述含有氨基基团的单体为4,4'-二氨基联苯、4,4'-亚甲基二苯胺、1,3,5-三(4-氨苯基)苯、4,4',4”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯胺的一种或多种;所述含有醛基基团的单体为均苯三甲醛、4,4',4”-(1,3,5-三嗪-2,4,6-三基)三苯甲醛、2,5-二甲氧基苯-1,4-二甲醛的一种或多种;所述含有氨基基团的单体和所述含有醛基基团的单体的摩尔比为1∶1。
5.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中的有机溶剂为甲苯、二甲苯、邻二氯苯、三甲基苯、二氧六环、正丁醇中的一种或多种。
6.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中反应釜的反应温度为80~130℃,反应时间为2~7天。
7.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤s1中乙酸水溶液的浓度为3mol/l或6mol/l。
8.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤s2中的有机溶剂为甲醇、乙醇、异丙醇、丙酮、乙酸乙酯、环己烷中的一种;所述槲皮素溶液的含量为10~200mg/ml。
9.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤s4中纤维素的溶解浓度为2~10g/100ml水,热水温度为40~65℃;所述聚乙烯醇的浓度为2~5g/100ml水。
10.根据权利要求3所述的共价有机框架-纤维素水凝胶复合敷料的制备方法,其特征在于,所述步骤s6的操作具体为:将步骤s5中的纤维素/pva混合溶液置于-20℃的环境下冷冻24小时,然后在室温条件下解冻4小时,上述冷冻、解冻的步骤重复3次。
