一種光敏抗菌型水凝膠及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料制備技術領域，尤其是涉及一種以蒙脫土、光敏劑、聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽為原料制得的光敏抗菌型水凝膠。
【背景技術】
[0002]水凝膠是以水為分散介質的凝膠，經過物理或化學交聯而形成的具有三維空間網絡結構的新型高分子材料之一，他不能在水中溶解，但能在水中溶脹，吸收大量的水分，有很強的蓄水能力，并具有良好的生物相容性和化學物理性質。
[0003]光動力療法光動力療法(Photodynamic Therapy,PDT)是近年來發(fā)展起來的一種新的物理化學治療技術，其基本原理是光敏劑在特定波長光源的激發(fā)下進行能量躍迀，隨后將能量轉移給生物體內的氧，后者形成單線態(tài)氧、自由基或自由基離子等，它們作用于靶細胞，引起細胞死亡或凋亡。PDT以有效、可協同性、重復性和相對成本低等優(yōu)點引起廣泛關注。
[0004]亞甲基藍是一種吩噻嗪類堿性染料，研究發(fā)現，細菌、酵母菌和原生生物等病原體對吩噻嗪類料具有易感性，因此，此類染料可應用于光動力抗微生物治療;亞甲基藍在醫(yī)學領域的研究范圍較為廣泛，且歷史久遠，早在上個世紀三十年代就有關于亞甲基藍對抗噬菌體和病毒感染的報道，亞甲基藍除了具有疾病治療作用外，還具有疾病診斷價值。
[0005]me so-四(N-甲基-4-R比啶)P卜吩四氯化鋅、me so-四(N-甲基_4_R比啶)P卜啉鋅(Zn-TMPyP)、meS0-四(1-甲基吡啶嗡-4-基)卩卜吩對甲苯磺酸鹽是三種種水溶性卟啉，屬于第二代光敏劑。第二代光敏劑部分地克服了第一代光敏劑的組分復雜，對組織選擇性和光動力損傷強度的穩(wěn)定性很差的缺點。其主要優(yōu)點為光敏期短，作用的光波波長較長，因而可增加作用深度，產生的單態(tài)氧也較多。
[0006]蒙脫土具有復層網狀結構，由兩層硅氧四面體夾一層鋁氧八面體組成，四面體與八面體依靠共同的氧原子連結，在兩層硅氧四面體中間充滿著ηΗ20和可交換的陽離子，這種四面體和八面體的緊密堆積結構使其具有高度有序的晶格排列，每層的厚度約為lnm，具有很高的剛度，層間不宜滑動。由于蒙脫石的特殊結構，使它具有很大的表面積，比表面積可達750m2/g，因此蒙脫土對各種氣體、液體、有機物質具有一定的吸附能力，最大吸附量可達5倍于它的重量。

【發(fā)明內容】

[0007]針對現有技術存在的上述問題，本申請人提供了一種光敏抗菌型水凝膠及其制備方法。本發(fā)明方法，首先用蒙脫土修飾光敏劑溶液，然后將其與聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽(PVA-SbQ)溶液混合，利用PVA-SbQ在365nm的紫外光照下能夠進行自交聯制得光敏抗菌型水凝膠;所得水凝膠在可見光照射下能夠產生光毒性的單線態(tài)氧，單線態(tài)氧能夠高效的殺死病毒、細菌、真菌，且不會產生耐藥性。
[0008]本發(fā)明的技術方案如下:
[0009]—種光敏抗菌型水凝膠，所述水凝膠通過如下步驟制得:
[0010](I)首先，在20?30°C下，將蒙脫土、光敏劑分別溶于去離子水，形成蒙脫土水溶液、光敏劑水溶液；
[0011](2)然后，將蒙脫土水溶液與光敏劑水溶液混合，500rpm轉速下，攪拌5?15min，制得蒙脫土修飾的光敏劑水溶液；
[0012](3)再然后，將聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽溶于去離子水，形成水溶液，并與步驟(2)制得的蒙脫土修飾的光敏劑水溶液混合，500rpm轉速下，攪拌3?15min ；
[0013](4)最后，將步驟(3)制得的混合溶液置于紫外燈下照射，制得所述光敏抗菌型水凝膠。
[0014]所述光敏劑為meso-四(N-甲基_4_卩比啶)卩卜吩四氯化鋅、meso-四(N-甲基_4_卩比啶)卟啉鋅、亞甲基藍、meso-四(1-甲基吡啶嗡-4-基)卟吩對甲苯磺酸鹽中的一種或多種。
[0015]所述蒙脫土水溶液、光敏劑水溶液的制備方法為:蒙脫土、光敏劑分別溶于去離子水后超聲2?4次，每次10?40min。
[0016]所述步驟(I)中蒙脫土水溶液的質量濃度為0.001?I所述光敏劑水溶液的摩爾濃度為 2ymol/L ?10mmol/L。
[0017]所述步驟(2)中蒙脫土水溶液與光敏劑水溶液的體積比為I?5:1。
[0018]所述meso-四(N-甲基-4-吡啶)卟吩四氯化鋅水溶液的濃度為2?500ymol/L;所述meso-四(N-甲基-4-吡啶)卟啉鋅(Zn-TMPyP)水溶液的濃度為2?ΙΟΟμπιοΙ/L;所述亞甲基藍水溶液的濃度為0.0I?I Ommo 1/L；所述me s ο-四(1-甲基R比啶嗡-4-基)B卜吩對甲苯磺酸鹽水溶液的濃度為50?lOOOymol/L。
[0019]所述步驟(3)中聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽水溶液的質量濃度為30?90%;所述聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽水溶液與光敏劑溶液的體積比為I?3.5:1。
[°02°] 所述聚乙稀醇-苯乙稀卩比啶鹽中苯乙稀卩比啶鹽的含量為4.lmol%。
[0021 ]所述紫外燈照射的條件為:紫外光波長λ = 365ηπι，照射強度為50?200mW/cm2，照射時間為0.5?5h。
[0022]本發(fā)明有益的技術效果在于:
[0023](I)本發(fā)明利用水凝膠的三維網絡空隙結構作為光敏劑的固體載體，可以顯著提高單線態(tài)氧的壽命，同時水凝膠具備的良好的生物相容性使其具備廣泛的生物應用前景。
[0024](2)本發(fā)明采用紫外交聯的方法制備光敏抗菌型水凝膠，采用PVA-SbQ(聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽)作為光交聯劑，PVA-SbQ在365nm的紫外光照下會發(fā)生自聚合反應，這種光交聯法方便快捷，具有工業(yè)化生產的前景。
[0025](3)本發(fā)明采用亞甲基藍、陽離子卟啉作為光敏劑，利用蒙脫土特有的層間陽離子交換能力修飾這些陽離子光敏劑，然后將其均勻的分散在水凝膠中可制得光敏抗菌型水凝膠;采用水溶性蒙脫土來吸附光敏劑，可達到光敏劑在水凝膠中均勻分布的效果。
[0026](4)本發(fā)明利用了水凝膠和蒙脫土的透光性，有助于可見光穿透水凝膠激發(fā)光敏劑產生單線態(tài)氧;蒙脫土的存在可保證光敏劑在其層間不易溢出，有利于提高材料在作用環(huán)境中的穩(wěn)定性。
【附圖說明】
[0027]圖1為PVA-SbQ在紫外光照射下發(fā)生自聚合反應的示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明對比例、實施例1、2、3制得水凝膠的抗菌性測試結果。
【具體實施方式】
[0029]下面結合附圖和實施例，對本發(fā)明進行具體描述。
[0030]對比例
[0031 ] 一種無光敏劑的水凝膠的制備方法如下:
[0032](I)首先，在20°C下，將蒙脫土溶于去離子水，先攪拌20分鐘，然后超聲處理20分鐘，重復上述過程一次，形成蒙脫土水溶液;所述蒙脫土水溶液的質量濃度為0.5%。
[0033](2)然后，將聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽(PVA-SbQ)(苯乙烯吡啶鹽的含量為4.1mol%)溶于去離子水，形成質量濃度為50 %的水溶液，取其5mL并與步驟(I)制得的6mL蒙脫土水溶液混合，500rpm轉速下，攪拌5min ；
[0034](3)最后，將步驟(2)制得的混合溶液置于紫外燈(λ = 365ηπι)下照射2.5小時，照射強度為60mW/cm2，制得所述水凝膠。
[0035]將所得水凝膠進行冷凍干燥得到相應的氣凝膠，將氣凝膠裁剪成等面積小塊進行抗菌評價(以金黃色葡萄球菌為例)，設置三個平行組，分別為原菌液組、暗室組、光照組，三組互為對照，原菌液組不添加氣凝膠，后兩組用氣凝膠吸附菌液后分別進行暗室、光照處理;然后取出菌液稀釋6個梯度后將菌液轉移到平板上，培養(yǎng)12h后查數菌落數。所得水凝膠的抗菌結果如圖2所示。
[0036]由圖2可以看出:不添加光敏劑制備得到的PVA-SbQ/蒙脫土水凝膠在光照條件下金黃色葡萄球菌的存活率為70.89%。
[0037]實施例1
[0038]—種光敏抗菌型水凝膠，所述水凝膠通過如下步驟制得:
[0039](I)首先，在20°C下，將蒙脫土、亞甲基藍分別溶于去離子水，先攪拌15分鐘，然后超聲處理10分鐘，重復上述過程一次，形成蒙脫土水溶液、亞甲基藍水溶液;所述蒙脫土水溶液的質量濃度為I % ；所述亞甲基藍水溶液的濃度為I OOOOymo I/L。
[0040](2)然后，將5mL蒙脫土水溶液與ImL亞甲基藍水溶液混合，500rpm轉速下，攪拌5min，制得蒙脫土修飾的亞甲基藍水溶液；
[0041 ] (3)再然后，將聚乙烯醇-苯乙烯吡啶鹽(PVA-SbQ)(苯乙烯吡啶鹽的含量為
4.lmol%)溶于去離子水，形成質量濃度為30%的水溶液，取其5mL并與步驟(2)制得的蒙脫土修飾的亞甲基藍水溶液混合，500rpm轉速下，攪拌4min ；
[0042](4)最后，將步驟(3)制得的混合溶液置于紫外燈(λ = 365ηπι)下照射3小時，照射強度為75mW/cm2，制得所述光敏抗菌型水凝膠。
[0043]將所得水凝膠進行冷凍干燥得到相應的氣凝膠，將氣凝膠裁剪成等面積小塊進行抗菌(以金黃色葡萄球菌為例)評價，設置三個平行組，分別為原菌液組、暗室組、光照組，三組互為對照，原菌液組不添加氣凝膠，后兩組用氣凝膠吸附菌液后分別進行暗室、光照處理;然后取出菌液稀釋6個梯度后將菌液轉移到平板上，培養(yǎng)12h后查數菌落數。所得水凝膠的抗菌結果如圖2所示。
[0044]由圖2可以看出:不添加光敏劑制備得到的PVA-