新型原位成胶生物黏附抗菌水凝胶的制备及表征
Preparation and characterization of a novel in situ gelling bio-adhesive antibacterial hydrogel
摘要目的 通过自由基聚合技术制备一种新型原位成胶聚丙烯酰胺水凝胶,并对其力学性能、生物黏附性、自愈合能力和抗菌性能展开初步探索,以期为皮肤修复材料领域的研究提供新的理论和实践思路.方法 采用二甲氨基丙基丙烯酰胺[N-(3-dimethylaminopropyl)acrylamide,DMAPAA]、(3-丙烯酰胺丙基)三甲基氯化铵[(3-acrylamidopropyl)trimethylammonium chloride,APTAC]和 2-甲基丙烯酰氧乙基磷酸胆碱(2-methacryloyloxyethyl phosphorylcholine,MPC)为核心材料,过硫酸铵(ammonium sulfate,APS)为引发剂,通过自由基聚合工艺制备新型原位成胶聚丙烯酰胺水凝胶.采用单因素实验筛选确定MPC-30水凝胶为最优合成方案.采用扫描电子显微镜表征水凝胶的微观结构,万能材料试验机测定其拉伸性能,生物黏附实验评估其对小鼠组织器官及人体皮肤的黏附效能,自愈合实验检测其受损后的结构恢复能力,体外抗菌实验测试其对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率.结果 扫描电子显微镜表征结果显示,MPC-30水凝胶具有三维网络结构,具备高效吸水保水能力,可为创面提供湿润的微环境,利于创面愈合.拉伸实验结果表明,MPC-30水凝胶的最大拉伸应力可达0.01 MPa,伸长率为原长的7倍,表明其具有优良的变形能力,能够适配人体运动过程中的皮肤拉伸需求.生物黏附实验结果显示,该水凝胶对小鼠的心、肝、脾、肺、肾、胃、肌肉和盲肠等组织器官具有良好的黏附性,且对人体皮肤的黏附性较高,可承受一定的外力作用而不脱落.自愈合实验结果表明,水凝胶在切割损伤后10 s内即可快速恢复原状,表现出良好的自愈合能力,能有效避免创面暴露及细菌感染风险.体外抗菌实验结果显示,MPC-30水凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抑菌率接近100%,表明其具有显著的抗菌效能,可有效抑制创面感染.结论 通过自由基聚合成功制备新型原位成胶的聚丙烯酰胺水凝胶,并对其力学性能、生物黏附性、自愈合能力和抗菌性能进行了初步表征.实验结果证实,该水凝胶具有良好的变形能力、生物黏附性、自愈合能力和抗菌性能,初步具备作为皮肤修复材料的应用潜力.
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