一種光敏抗菌型水凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)用材料制備技術(shù)領(lǐng)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(shù)】
[0002]水凝膠是以水為分散介質(zhì)的凝膠，經(jīng)過物理或化學(xué)交聯(lián)而形成的具有三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)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(xué)物理性質(zhì)。
[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(xué)治療技術(shù)，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(zhuǎn)移給生物體內(nèi)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(xié)同性、重復(fù)性和相對成本低等優(yōu)點引起廣泛關(guān)注。
[0004]亞甲基藍是一種吩噻嗪類堿性染料，研究發(fā)現(xiàn)，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(yīng)用于光動力抗微生物治療;亞甲基藍在醫(yī)學(xué)領(lǐng)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(guān)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(fù)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(chǎn)生的單態(tài)氧也較多。
[0006]蒙脫土具有復(fù)層網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，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(jié)，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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)，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(zhì)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(nèi)容】

[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)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(lián)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(chǎn)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(chǎn)生耐藥性。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)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(zhuǎn)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhì)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(shù)效果在于:
[0023](I)本發(fā)明利用水凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)空隙結(jié)構(gòu)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(yīng)用前景。
[0024](2)本發(fā)明采用紫外交聯(lián)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(lián)劑，PVA-SbQ在365nm的紫外光照下會發(fā)生自聚合反應(yīng)，這種光交聯(lián)法方便快捷，具有工業(yè)化生產(chǎn)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(chǎn)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(yīng)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(jié)果。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)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(fù)上述過程一次，形成蒙脫土水溶液;所述蒙脫土水溶液的質(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)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(shè)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(zhuǎn)移到平板上，培養(yǎng)12h后查數(shù)菌落數(shù)。所得水凝膠的抗菌結(jié)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(fù)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(yīng)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(shè)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(zhuǎn)移到平板上，培養(yǎng)12h后查數(shù)菌落數(shù)。所得水凝膠的抗菌結(jié)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-