本发明涉及生物材料，具体涉及一种具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料的制备方法和应用。
背景技术：
1、皮肤伤口尤其是慢性伤口难以愈合，严重影响了患者的正常生活，同时导致社会医疗系统的负担加重。传统的伤口敷料只能起到保护伤口的作用，无法调节伤口的愈合环境。水凝胶作为一种具有优良亲水性、生物相容性的三维多孔材料被视为理想伤口敷料的候选之一。它能够维持伤口部位的湿润环境，多孔结构类似于细胞外基质能够支持细胞生长。而且水凝胶中含有易于负载药物或是其他的功能粒子，从而改善细胞的增殖以及伤口部位的愈合效果。
2、水凝胶的材料选择方面，目前研究中的水凝胶材料大多需要加入引发剂来引发聚合形成固化凝胶，如光引发剂和热引发剂。然而引发剂本身具有一定的毒性，会降低水凝胶材料的生物相容性。鸡蛋中的蛋清在加热后，其中的蛋白质会凝固成固体。受此启发，配置蛋白质水溶液将其加热能够快速得到蛋白质水凝胶，过程中无需加入引发剂。除了蛋白质外，多糖也是最为广泛应用的天然水凝胶材料之一。其中海洋多糖来源丰富，可从藻类、真菌和甲壳类动物等中提取。源自于海洋生物的多糖具备陆源多糖所缺乏的生物活性和功能性，如抗凝血、抗氧化、抗血栓和抗肿瘤特性。
3、除了构建水凝胶的基本支架材料外，水凝胶本身的性质调控是提升其功能的关键。伤口尤其是慢性伤口愈合缓慢会给患者带来极大的痛苦，传统敷料无法通过外界调节伤口的愈合过程。而外源电刺激(es)作为一种模拟伤口内源性电场的方式能够加速伤口的愈合过程。水凝胶作为一种柔性材料适合作为传导电场的介质，可以构建具备合适电导率的水凝胶材料作为敷料与电刺激结合来治疗伤口。此外，伤口中产生的ros会引起伤口部位的氧化应激和炎症。因此伤口敷料还需要具备清除过量ros的能力来调节伤口部位微环境。为了消除过量ros，可在水凝胶中负载具有强抗氧化性的纳米材料。
技术实现思路
1、本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料的制备方法和应用。该水凝胶敷料无需通过引发剂来固化，由天然蛋白和海洋多糖构成基础水凝胶。利用蛋白质溶液在加热后能够直接固化的特性来制备材料。同时在水凝胶中加入适量的pedot:pss导电聚合物赋予水凝胶电活性。除此之外，制备了具有强大ros清除能力的ru-ta纳米棒，将其载入水凝胶中作为抗氧化材料。
2、为实现上述目的，本发明所设计的技术方案如下：
3、本发明提供了一种具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)配置聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液(pedot:pss水溶液)、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液(edc溶液)和n-羟基琥珀酰亚胺溶液(nhs溶液)；
5、(2)向聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液中加入牛血清白蛋白(bsa)、海洋多糖和ru-ta纳米棒，搅拌获得复合溶液；
6、(3)向复合溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液和n-羟基琥珀酰亚胺溶液，快速搅拌后获得混合溶液，将其打入模具中，模具放在水浴锅中在高温下加热后，溶液凝固成水凝胶，获得具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料。
7、进一步地，所述步骤1)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液的浓度为0.22wt％～0.65wt％；所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液的浓度为1g/ml；所述n-羟基琥珀酰亚胺溶液的浓度为1g/ml；
8、再进一步地，所述步骤1)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液和n-羟基琥珀酰亚胺溶液的体积比为1∶0.01～0.02∶0.01～0.02。
9、再进一步地，所述步骤1)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液和n-羟基琥珀酰亚胺溶液的体积比为1∶0.015∶0.015。
10、再进一步地，所述步骤2)中，所述海洋多糖为壳聚糖或岩藻多糖；所述牛血清白蛋白、海洋多糖和ru-ta纳米棒的质量比为1∶0.05～0.5∶0.005～0.03；每毫升聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液中加入0.17g牛血清白蛋白。
11、再进一步地，所述步骤2)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液的浓度为0.43wt％；每毫升聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液中，加入0.17g的牛血清白蛋白、0.034g的岩藻多糖和0.0034g的ru-ta纳米棒。
12、再进一步地，所述步骤2)中，所述高温条件为80℃，加热3min。
13、再进一步地，所述ru-ta纳米棒的制备方法如下：
14、(1)泊洛沙姆溶解在乙醇溶液中，搅拌至完全溶解，然后向溶液中加入氨水，调节ph至9～12，再向溶液中加入单宁酸，搅拌，加入三氯化钌，搅拌；
15、(2)将溶液转移至水热反应釜中，将水热反应釜放入烘箱中加热，进行反应，等待反应釜自然冷却至室温后，离心；
16、(3)去除离心管中上清液，并加入去离子水涡旋洗涤后再次离心并去除上清液，重复上述洗涤离心步骤3次后，将最终得到的沉淀产物冷冻干燥得到ru-ta纳米棒粉末。
17、再进一步地，所述步骤1)中，所述泊洛沙姆、单宁酸和三氯化钌的质量比为1∶0.5～2∶0.1～1；所述乙醇溶液体积分数为8％～25％；每毫升乙醇溶液中，加入0.0037g泊洛沙姆。
18、再进一步地，所述步骤1)中，所述乙醇溶液体积分数为13.04％；每毫升乙醇溶液中，加入0.0037g泊洛沙姆、0.0056g单宁酸和0.0026g三氯化钌。
19、再进一步地，所述步骤1)中，加入氨水，搅拌1h；加入单宁酸，搅拌24h；加入三氯化钌，搅拌24h。
20、再进一步地，所述步骤2)中，所述加热温度为100℃，反应时间为24h。
21、本发明还提供了一种所述制备方法制备得到的具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料在制备改善细胞增殖和伤口愈合产品中的应用。
22、本发明的原理：
23、1.传统金属-多酚网络大多以涂层的形式来修饰材料表面，这种结合方式是不稳定的。材料表面形成的亲水性金属-多酚涂层容易在用水清洗和超声材料时出现脱落的情况。本发明中使用了水热合成法制备了能够稳定存在的ru-ta纳米棒，并将其负载在水凝胶中，解决了金属-多酚网络材料无法与其他材料稳定结合的问题。
24、2.本发明中使用的蛋白质为bsa，这种蛋白质是一种细胞培养基添加剂，能够促进细胞的生长和存活，受蛋清中蛋白质在加热时会凝固的现象启发，直接加热bsa蛋白构建水凝胶。
25、3.本发明的水凝胶材料中的海洋多糖来源丰富，并且海洋多糖能够支持伤口细胞的增殖，同时还具有陆源多糖所不具备的特殊生物活性，例如岩藻多糖的抗炎能力。
26、4.本发明的水凝胶加入了具有良好水溶性、高导电性和低毒性的pedot:pss来提升水凝胶的电导率。制备得到的水凝胶作为电活性介质用于传导外部电场对伤口进行电刺激治疗，加速了伤口愈合过程。
27、本发明的有益效果：
28、本发明中使用了水热合成法制备了能够稳定存在的ru-ta纳米棒，并将其负载在水凝胶中，解决了金属-多酚网络材料无法与其他材料稳定结合的问题。本发明制备的具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料，在制备过程无需加入引发剂，制备方法简单无污染，且没有有毒引发剂的加入，水凝胶具有优良的生物相容性。本发明的水凝胶加入了具有良好水溶性、高导电性和低毒性的pedot:pss来提升水凝胶的电导率。制备得到的水凝胶作为电活性介质用于传导外部电场对伤口进行电刺激治疗，加速了伤口愈合过程。同时水凝胶中的ru-ta能够清除伤口中过量的ros，维持伤口部位的微环境稳态。减轻伤口部位的炎症反应。
1.一种具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液的浓度为0.22wt％～0.65wt％；所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液的浓度为1g/ml；所述n-羟基琥珀酰亚胺溶液的浓度为1g/ml。
3.根据权利要求2所述水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液和n-羟基琥珀酰亚胺溶液的体积比为1∶0.01～0.02∶0.01～0.02。
4.根据权利要求2或3所述水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液、1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶液和n-羟基琥珀酰亚胺溶液的体积比为1∶0.015∶0.015。
5.根据权利要求1所述水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，所述海洋多糖为壳聚糖或岩藻多糖；所述牛血清白蛋白、海洋多糖和ru-ta纳米棒的质量比为1∶0.05～0.5∶0.005～0.03；每毫升聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液中加入0.17g牛血清白蛋白。
6.根据权利要求1或5所述水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述步骤2)中，聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液的浓度为0.43wt％；每毫升聚(3，4-亚乙二氧基噻吩)-聚(苯乙烯磺酸)水溶液中，加入0.17g的牛血清白蛋白、0.034g的岩藻多糖和0.0034g的ru-ta纳米棒。
7.根据权利要求1所述水凝胶敷料的制备方法，其特征在于：所述ru-ta纳米棒的制备方法如下：
8.根据权利要求7所述ru-ta纳米棒的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述泊洛沙姆、单宁酸和三氯化钌的质量比为1∶0.5～2∶0.1～1；所述乙醇溶液体积分数为8％～25％；每毫升乙醇溶液中，加入0.0037g泊洛沙姆。
9.根据权利要求6所述ru-ta纳米棒的制备方法，其特征在于：所述步骤1)中，所述乙醇溶液体积分数为13.04％；每毫升乙醇溶液中，加入0.0037g泊洛沙姆、0.0056g单宁酸和0.0026g三氯化钌。
10.一种权利要求1所述制备方法制备得到的具有导电性的蛋白海洋多糖水凝胶敷料在制备改善细胞增殖和伤口愈合产品中的应用。
