一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法

技术领域

本发明涉及材料科学技术领域，尤其涉及一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法。

背景技术

皮肤损伤是人体最为常见的损伤之一，不合理的治疗方案尝尝会引发二次床上，严重危害人体健康。目前的医疗干预措施可以为身体提供条件和时间，在组织具备再生能力时自行愈合或接受移植并愈合，例如，骨折固定、韧带移植以及非再生组织的供体器官替换。然而，这些都是被动干预使得损失愈合，愈合速度缓慢，甚至会出现愈合不完全或完全不愈合的情况。

发明内容

本申请实施例提供了一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法，可以得到具有良好的自愈合性的水凝胶，并且该水凝胶具有与人体皮肤相近的杨氏模量，可以很好地贴附于人体皮肤而不脱落，此外，该水凝胶可以给皮肤提供一个湿润的愈合环境，可以促进伤口的愈合。

本申请实施例提供了一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法，该方法包括：

在生物蛋白溶液中加入含钙离子的无机化合物，并搅拌得到第一混合溶液；

在第一混合溶液中加入含羟基的有机化合物，并搅拌得到第二混合溶液；

对第二混合溶液进行超声分散处理，得到第三混合溶液；

将第三混合溶液旋涂于基底上；

对旋涂第三混合溶液的基底进行成型处理，得到水凝胶。

进一步地，含钙离子的无机化合物的质量与生物蛋白溶液的质量的比值在区间[0.05,0.18]内。

进一步地，含羟基的有机化合物的质量与第一混合溶液的质量的比值在区间[0.05,0.10]内。

进一步地，对旋涂第三混合溶液的基底进行成型处理，得到水凝胶，包括：

将旋涂第三混合溶液的基底放置于温度在区间[20℃,40℃]内、湿度在区间[0.2,05]内的成型装置中静置24～48小时，得到水凝胶。

进一步地，对旋涂第三混合溶液的基底进行成型处理，得到水凝胶之后，还包括：

将水凝胶放置于激光雕刻机中，激光雕刻机基于预设形状对水凝胶进行切割处理，得到切割后的水凝胶。

进一步地，水凝胶的厚度在区间[0.01μm,100μm]内。

进一步地，含钙离子的无机化合物包括氯化钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙中的任意一种。

进一步地，有机化合物包括丙三醇、乙二醇中的任意一种。

进一步地，生物蛋白溶液包括丝素蛋白溶液、丝胶蛋白溶液、蛛丝蛋白溶液、鹿角蛋白溶液、蛋清蛋白溶液中的任意一种。

进一步地，对第二混合溶液进行超声分散处理，得到第三混合溶液，包括：

在室温下对第二混合溶液进行超声分散处理，处理时间在区间[10min,20min]内，得到第三混合溶液。

进一步地，对第二混合溶液进行超声分散处理，得到第三混合溶液之后，还包括：

将第三混合溶液放置于温度在区间[4℃,10℃]内的保存装置中进行保存处理。

本申请实施例具有如下有益效果：

本申请实施例所公开的一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法，包括在生物蛋白溶液中加入含钙离子的无机化合物，并搅拌得到第一混合溶液，在第一混合溶液中加入含羟基的有机化合物，并搅拌得到第二混合溶液，对第二混合溶液进行超声分散处理，得到第三混合溶液，将第三混合溶液旋涂于基底上，对旋涂第三混合溶液的基底进行成型处理，得到水凝胶。基于该方法制备的水凝胶具有良好的自愈合性，并且该水凝胶具有与人体皮肤相近的杨氏模量，可以很好地贴附于人体皮肤而不脱落，此外，该水凝胶可以给皮肤提供一个湿润的愈合环境，可以促进伤口的愈合。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案和优点，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本申请实施例提供的一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法的流程示意图；

图2是本申请实施例提供的一种将水凝胶贴附于人体皮肤的示意图；

图3是本申请实施例提供的一种对贴附于人体皮肤的水凝胶进行挤压的示意图；

图4是本申请实施例提供的一种对贴附于人体皮肤的水凝胶进行挤压的示意图；

图5是本申请实施例提供的一种检验水凝胶的自愈合性能的实验对比图；

图6是本申请实施例提供的一种自愈合前后水凝胶的力学性能的曲线示意图；

图7是本申请实施例提供的一种水凝胶的应用场景图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施例作进一步地详细描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一个实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

此处所称的“实施例”是指可包含于本申请至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本申请实施例的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”和“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”和“第三”的特征可以明示或者隐含的包括一个或者更多个该特征。而且，术语“第一”、“第二”和“第三”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请实施例能够以除了在这里图示或描述以外的顺序实施。此外，术语“包括”、“具有”和“为”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。

下面介绍本申请一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法的具体实施例，图1是本申请实施例提供的一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法的流程示意图，本说明书提供了如实施例或流程图所示的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的劳动可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序，在实际执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行。具体的如图1所示，该方法包括：

S101：在生物蛋白溶液中加入含钙离子的无机化合物，并搅拌得到第一混合溶液。

本申请实施例中，可以在生物蛋白溶液中加入含钙离子的无机化合物，并搅拌5-20分钟，得到第一混合溶液，其中，含钙离子的无机化合物的质量与生物蛋白溶液的质量的比值在区间[0.05,0.18]内。

在一种可选的实施方式中，生物蛋白溶液可以是由特定光谱吸收的生物材料，例如，该生物蛋白溶液可以是丝素蛋白溶液、丝胶蛋白溶液、蛛丝蛋白溶液、鹿角蛋白溶液、蛋清蛋白溶液中的任意一种。

在一种可选的实施方式中，含钙离子的无机化合物可以是氯化钙、硫酸钙、碳酸钙、氢氧化钙、氧化钙中的任意一种。

S103：在第一混合溶液中加入含羟基的有机化合物，并搅拌得到第二混合溶液。

本申请实施例中，可以在第一混合溶液中加入含羟基的有机化合物，并搅拌5-20分钟，得到第二混合溶液，其中，含羟基的有机化合物的质量与第一混合溶液的质量的比值在区间[0.05,0.10]内。

在一种可选的实施方式中，有机化合物包括丙三醇、乙二醇中的任意一种。

S105：对第二混合溶液进行超声分散处理，得到第三混合溶液。

本申请实施例中，在得到第二混合溶液之后，可以对第二混合溶液进行超声分散处理，得到第三混合溶液，即在室温下对第二混合溶液进行超声分散处理10-20分钟，得到分散良好的第三混合溶液。

S107：将第三混合溶液旋涂于基底上。

本申请实施例中，可以将分散良好的第三混合溶液放置于温度在区间[4℃,10℃]内的保存装置中进行保存处理。

本申请实施例中，可以在基底上旋涂第三混合溶液，即在基底上旋涂一层加入含钙离子的无机化合物和含羟基的有机化合物的生物蛋白溶液。

在一种可选的实施方式中，可以基于数值在区间[500r/min,8000r/min]内的转速在基底上旋涂一层第三混合溶液，其中，基底可以是聚二甲基硅氧烷pdms、玻璃、硅基底、压电薄膜ALN、二氧化硅、N型氧化物半导体-氧化铟锡中的任意一种。

S109：对旋涂第三混合溶液的基底进行成型处理，得到水凝胶。

本申请实施例中，在将第三混合溶液旋涂于基底上之后，可以对旋涂第三混合溶液的基底进行成型处理，得到水凝胶。具体地，可以将旋涂好第三混合液的基底放入恒温恒湿箱中，该恒温恒湿箱的温度在区间[20℃,40℃]内、湿度在区间[0.2,05]内，放置24小时-48小时，可以形成厚度为0.01μm-100μm的轻薄水凝胶。进而可以用镊子将水凝胶从基底上剥下以备使用。

本申请实施例中，在得到水凝胶之后，可以将水凝胶放置于激光雕刻机中，激光雕刻机基于预设形状对水凝胶进行切割处理，得到切割后的水凝胶。在一种具体的实施方式中，可以提前设计好薄膜想要的形状并输入激光雕刻机，并利用激光雕刻机对薄膜进行切割，将薄膜切割为想要的形状，具体地，激光雕刻机的功率可以在区间[1000mw,3000mw]内，激光雕刻机的转速可以在区间[2000mm/min,3000mm/min]内。

采用本申请实施例提供的基于生物蛋白的水凝胶的制备方法，可以得到具有良好的自愈合性的水凝胶，并且该水凝胶具有与人体皮肤相近的杨氏模量，可以很好地贴附于人体皮肤而不脱落，此外，该水凝胶可以给皮肤提供一个湿润的愈合环境，可以促进伤口的愈合。

基于上文中所描述的制备方法，下面进行举例说明。

在丝素蛋白溶液中加入氯化钙并搅拌5分钟，得到第一混合溶液，其中，氯化钙的质量占丝素蛋白溶液的质量的12％，进而在第一混合溶液中加入甘油并搅拌8分钟，得到第二混合溶液，其中，甘油的质量占第一混合溶液的质量的8％。之后，对第二混合溶液进行超声分散处理20分钟，得到第三混合溶液，并将该第三混合溶液放入4℃的冰箱进行保存。

在使用时，可以在pdms基底上旋涂一层经过修饰的丝素蛋白溶液，即第三混合溶液，旋涂的转速为500r/min，旋涂好后将其放入恒温恒湿箱中，该恒温恒湿箱的温度为30℃，湿度为30％，放置24小时后拿出，用镊子将其剥落，可以得到厚度约为300μm的水凝胶，进而，利用激光雕刻机将其裁剪为3*4厘米的长方形以备使用。可以将该大小为3*4厘米的水凝胶贴附于人体皮肤上，图2是本申请实施例提供的一种将水凝胶贴附于人体皮肤的示意图，图2中虚线框内为水凝胶。图3是本申请实施例提供的一种对贴附于人体皮肤的水凝胶进行挤压的示意图，图4是本申请实施例提供的一种对贴附于人体皮肤的水凝胶进行挤压的示意图，基于图3和4，可以清楚地是，该水凝胶与人体皮肤具有良好的贴附性，经过挤压和拉伸都不会从人体脱落。

为检验水凝胶的自愈合性能，图5是本申请实施例提供的一种检验水凝胶的自愈合性能的实验对比图，左图中是将水凝胶剪开的示意图，有图是3分钟后水凝胶自动愈合的示意图，图6是本申请实施例提供的一种自愈合前后水凝胶的力学性能的曲线示意图，图中，实线表示愈合前水凝胶的应力，虚线表示愈合后水凝胶的应力，可见，水凝胶在愈合前后的应力未产生较大变化。

下面选取冻疮伤口作为伤口模型，对水凝胶的愈合性能进行说明。图7是本申请实施例提供的一种水凝胶的应用场景图，其中，对照组为不采取任何处理的冻疮伤口，实验组为贴附水凝胶的冻疮伤口，基于对照组和实验组可以得到，贴附有水凝胶的冻疮伤口愈合速度明显快于不采取任何处理的冻疮伤口。

由上述本申请提供的一种基于生物蛋白的水凝胶的制备方法得到的水凝胶，可以在遭到破坏后3-5分钟内自动愈合，即基于该方法制备的水凝胶具有良好的自愈合性，并且该水凝胶具有与人体皮肤相近的杨氏模量，可以很好地贴附于人体皮肤而不脱落，此外，该水凝胶可以给皮肤提供一个湿润的愈合环境，可以促进伤口的愈合。

需要说明的是：上述本申请实施例的先后顺序仅仅为了描述，不代表实施例的优劣，且上述本说明书对特定的实施例进行了描述，其他实施例也在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或者步骤可以按照不同的实施例中的顺序来执行并且能够实现预期的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出特定顺序或者而连接顺序才能够实现期望的结果，在某些实施方式中，多任务并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的均为与其他实施例的不同之处。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。