一种Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的制备方法及其应用

技术领域

本发明涉及水凝胶材料技术领域，具体涉及一种由Bola型双头两亲物和铜离子通过配位相互作用形成的水凝胶及在抗菌伤口敷料中的应用。

背景技术

伤口感染是严重威胁人类健康的问题之一，尤其是对烧伤、创伤和慢性溃疡等难以愈合的伤口，感染会导致炎症、坏死、败血症甚至死亡，如何有效降低创伤感染概率，促进伤口恢复和组织的再功能化是医学界亟待解决的热点和难点。因此，开发有效的抗菌伤口敷料是伤口治疗的重要目标。目前市面上的抗菌敷料或多或少存在缺陷，商业化产品一般采用了多种物质复合来实现性能，如商业化的3M

发明内容

针对现有水凝胶敷料存在的不足，本发明提供了一种超分子自组装Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶，无需额外载药即可作为单独使用的抗菌并且可以促进伤口愈合的水凝胶抗菌伤口敷料。

术语说明：室温：具有本领域公知含义，指25±5℃

本发明技术方案如下：

一种Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的制备方法，包括步骤如下：

将N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子与金属铜离子溶液混合，在加热条件下使得各组分溶解后得到混合液，自然冷却至室温，即可得到用于细菌伤口的Bola型超分子自组装水凝胶。

具体步骤如下：

步骤1：N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子的合成

在有机溶剂中，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐、1-羟基苯并三唑、三乙胺、二十烷二酸和L-组氨酸甲酯二盐酸盐，经过脱水缩合反应得到含有Ν，Ν’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯的反应液，反应液经过旋蒸、水洗、热过滤、纯化后得到N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子；

步骤2：金属铜离子超分子自组装水凝胶的合成

将合成得到的N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子与金属铜离子溶液混合，在搅拌条件下，加热溶解，得到变色溶液后，冷却得到Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶。

所述步骤1中，所述有机溶剂为二氯甲烷或DMSO，优选为二氯甲烷；所述有机溶剂的体积与二十烷二酸的摩尔数之比为1mL:(0.01-0.1)mmol；所述的二十烷二酸、L-组氨酸甲酯二盐酸盐、1-羟基苯并三唑、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐的摩尔比为1:(3-6):(2-4):(3-5)；

所述步骤1中，所述的脱水缩合反应在室温下进行，所述脱水缩合反应时间为6-10天；

所述步骤1中，所述的反应液旋转蒸发温度为45-65℃；

后续的纯化处理步骤如下：将反应液旋转蒸发除去有机溶剂后，加入乙醇加热溶解所得固体，加热温度为45-80℃，将乙醇溶液加入盐溶液中静置4-12小时，得到的粗产品在乙醇中重结晶，得到N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯；所述盐溶液与乙醇的体积比为(30-40):1；用于重结晶的乙醇与二十烷二酸的体积摩尔比为1mL：(0.02-0.08)mmol；所述盐溶液为饱和氯化钠、饱和碳酸氢钠溶液中一种或两种混合液；

所述步骤2中，所述的溶液中N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子和无机铜盐的质量比为1:(0.04～0.1)；

所述步骤2中，构成金属铜离子溶液的无机铜盐为CuCl

所述步骤2中，所述混合溶液加热温度为74-85℃，加热时长大于20s。

本发明所述的Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶作为细菌伤口的愈合的外用药物水凝胶的应用。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种具有良好生物相容性、安全和稳定的抗菌促进伤口愈合的水凝胶敷料，无需额外添加其他药物即可对细菌伤口起到治疗作用，能够满足应用要求。并相较现存的伤口敷料，该凝胶剂既可以在慢性伤口感染时期，改善伤口的炎症情况，又可以在伤口愈合后期，促进血管生成加速伤口愈合，通过该级联策略，加速慢性伤口的愈合，具有良好的促进慢性伤口愈合效果。并且相较于其他凝胶，并且采用一锅法合成该凝胶因子，本发明制备方法操作简。未来可以对凝胶结构进行功能性修饰，添加功能性基团如二硫键，使该凝胶因子具有炎症响应潜质，可以搭载一些治疗药物，将验证药物在炎症部位实现靶向释放。该发明具有较好的发展前景。

附图说明

图1为本发明实施例4所制备的Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶流变示意图；

图2为本发明实施例8中Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的抗菌实验对金黄色葡萄球菌的杀灭示意图；

图3为本发明实施例9中Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的抗菌实验对大肠杆菌的杀灭示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例并对照附图对本发明进行进一步详细说明，但应理解本发明并不限于一下实施例的范围。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述原料如无特别说明均能从公开商业途径获得。

实施例1

N，N’-1,20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子的制备方法，具体步骤如下：

将0.8mmol二十烷二酸，3mmol L-组氨酸甲酯二盐酸盐，2.5mmol 1-羟基苯并三唑，2.5mmol 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入60mL二氯甲烷和15mL三乙胺的混合溶液中，室温搅拌7天后，旋蒸除去溶剂，之后所得的固体加入13mL无水乙醇中，加热55℃溶解澄清后，倾入饱和氯化钠盐溶液中，静置过滤得到粗产品N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯，之后再乙醇中重结晶，过滤得到纯品N，Ν’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子。

实施例2

N，N’-1,20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子的制备方法，具体步骤如下：

将0.5mmol二十烷二酸，1.5mmol L-组氨酸甲酯二盐酸盐，1.7mmol 1-羟基苯并三唑，1.8mmol 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入40mL二氯甲烷和12mL三乙胺的混合溶液中，室温搅拌9天后，旋蒸除去溶剂，之后所得的固体加入10mL无水乙醇中，加热55℃溶解澄清后，倾入饱和氯化钠盐溶液和碳酸氢钠混合溶液中，静置过滤得到粗产品N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯，之后再乙醇中重结晶，过滤得到纯品N，Ν’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子。

实施例3

N，N’-1,20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子的制备方法，具体步骤如下：

将0.5mmol二十烷二酸，3mmol L-组氨酸甲酯二盐酸盐，2mmol 1-羟基苯并三唑，2.5mmol1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳酰二亚胺盐酸盐加入50mL二氯甲烷和15mL三乙胺的混合溶液中，室温搅拌10天后，旋蒸除去溶剂，之后所得的固体加入8mL无水乙醇中，加热55℃溶解澄清后，倾入饱和氯化钠盐溶液中，静置过滤得到粗产品N，N’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯，之后再乙醇中重结晶，过滤得到纯品N，Ν’-1，20-二十烷二酸酰-L-组氨酸甲酯分子，产率为65％。

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实施例4

一种Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

取干净的螺口瓶，将500μL铜离子质量浓度为2mg/mL的CuCl

实施例5

一种Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

取干净的螺口瓶，将500μL铜离子质量浓度为1.5mg/mL的CuCl

实施例6

一种Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

取干净的螺口瓶，将1mL铜离子质量浓度为2mg/mL的CuCl

实施例7

一种Bola型超分子铜离子抗菌水凝胶的制备方法，具体步骤如下：

取干净的螺口瓶，将500μL铜离子质量浓度为0.8mg/mL的CuCl

实施例8

以5mL液体PBS培养基含有1×10

实施例9

以5mL液体PBS培养基含有1×10