一种原位固化的双组分导电水凝胶及其制备方法和应用与流程

本发明涉及水凝胶领域，尤其涉及c08f251/00领域，具体地说，涉及一种原位固化的双组分导电水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术：

1、导电水凝胶，顾名思义，兼具了水凝胶的凝胶特性和导电介质的导电特性。凝胶特性使导电水凝胶具有良好的生物相容性以及小分子的高扩散性，导电特性又使导电水凝胶具有导电介质的部分性能，二者的有机结合打破了电活性材料不能用于生物医学领域的瓶颈，因此导电水凝胶在医疗器械领域具有较高的应用价值。

2、天然高分子是常见的的水凝胶基质，包括：明胶、葡聚糖、壳聚糖、透明质酸和果胶等。葡聚糖是一种天然多糖，由葡萄糖经脱水聚合而成。每个葡萄糖单元上的三个羟基更有利于葡聚糖的修饰和改性。经改性形成的葡聚糖水凝胶具有生物毒性小、生物降解性良好的优势。

3、四聚苯胺是苯胺的一种四聚体，可以通过共价键连接到主链上，且连接后的高分子具有良好的电活性和肾脏清除性，是一种具有广阔应用前景的材料。

4、现有技术(doi：10.1016/j.biomaterials.2022.121479)利用银纳米线(agnw)和甲基丙烯酸海藻酸盐(maa)合成导电水凝胶，对伤口施加电刺激，可促进再上皮化，增强血管生成，介导免疫反应，并防止伤口微环境中的感染。虽然其导电率较高，但是纳米银具有一定的毒性，且其分布存在均匀性的问题。专利cn108210940a为了解决导电均匀性的问题，提供了一种利用盐离子导电的水凝胶，但是盐离子导电可能会面临不能长效导电的问题；专利cn116675879a同样提供了一种抑菌导电水凝胶，但是其电导率最高只能达到0.29s/m，不能适用于需求高导电率凝胶的场景；专利cn115820099a提供了一种抑菌导电水凝胶，但是其抑菌性是通过碘的释放达到的，就不可避免地遇到碘本身可能带来的毒性。

5、现有技术(doi：10.1016/j.cej.2022.141110)使用聚苯胺改性的透明质酸钠与氨基化的透明质酸钠通过化学交联形成导电水凝胶，但其不具备抗菌特性，且最高导电率只能达到6.21×10-2s/m。

6、现有技术(doi：10.1039/c5ra19467a)使用聚苯胺改性的明胶与氧化葡聚糖以及壳聚糖通过化学交联形成导电水凝胶，虽然具有抗菌性，但其导电率小于0.8s/m。

技术实现思路

1、为了解决上述技术问题，本发明第一方面提供了一种原位固化的双组分导电水凝胶，包括：聚苯胺-氧化多糖，多氨基高分子；聚苯胺-氧化葡聚糖和多氨基高分子均为水溶液的形式；原位固化的双组分导电水凝胶的电导率为1～4s/m。

2、优选的，所述的聚苯胺-氧化多糖的制备原料包括：聚苯胺，氧化剂，多糖。

3、优选的，所述的多糖包括：淀粉、葡聚糖、透明质酸、纤维素、透明质酸钠中的一种。

4、进一步优选的，所述的多糖包括葡聚糖。

5、优选的，所述的氧化剂包括高碘酸钠、次氯酸钠、过氧化氢、高锰酸钾中的一种或多种。

6、进一步优选的，所述的氧化剂为高碘酸钠。

7、更优选的，所述的多糖和氧化剂的质量比为5：(1-8)；作为一种可实施的案例，所述的多糖和氧化剂的质量比包括5：1.32或5：6.6。

8、优选的，所述的聚苯胺-氧化多糖的制备方法包括：将多糖置于冰水中搅拌溶解，再加入氧化剂，避光室温搅拌反应，在纯水中透析得到氧化多糖；将氧化多糖溶解，在将溶解的聚苯胺滴加到氧化多糖中，调节体系ph＝7-8，50-60℃下搅拌反应24-48h，之后离心，并用纯水洗涤得到上清液，于纯水中透析，冻干，即得。

9、进一步优选的，所述的聚苯胺-氧化多糖的制备方法包括：将5g聚葡糖置于40ml冰水中搅拌溶解，再加入1-8g高碘酸钠，避光室温25℃搅拌反应4h，在纯水中透析得到氧化葡聚糖；将1g氧化葡聚糖溶解于10ml水中，再将10ml的dmso溶解的聚苯胺滴加到氧化多糖中，调节体系ph＝7.8，60℃下搅拌反应24h，之后离心并用纯水洗涤得到上清液，于纯水中透析3天，冻干，即得。

10、葡聚糖是一种天然多糖，由葡萄糖单元脱水聚合而成，具有良好的生物相容性，以其作为原料的水凝胶在生物体内不会引起明显的排斥反应，水凝胶可完全被生物降解，无毒副作用，在体内应用时，能够随着时间的推移逐渐被机体吸收或排出体外，减少了对机体的长期影响。葡聚糖的分子结构中含有大量的羟基，这些羟基易于与其他化学基团发生反应，从而实现对葡聚糖的修饰和交联；本发明中使用高碘酸钠作为氧化剂，能够将葡聚糖分子中的部分羟基(-oh)氧化为醛基(-cho)，可以根据氧化程度的不同，合理选择氧化剂的使用量；氧化后的醛基能够和聚苯胺中的氨基发生席夫碱反应，生成聚苯胺-氧化多糖；由于聚苯胺的分子主链上含有大量的共轭π电子，这些电子容易在分子链内移动，因此聚苯胺具有一定的导电性，相应的聚苯胺-氧化多糖不仅可作为导电水凝胶的原料，而且可赋予水凝胶一定的导电性能。

11、所述的多氨基高分子包括聚赖氨酸、聚赖氨酸盐酸盐、聚乙烯亚胺、壳聚糖季铵盐中的一种或多种。

12、聚赖氨酸盐酸盐作为一种天然的抗菌多肽，对细菌和真菌均具有广谱的抗菌性能，且可以转化成人体必需的氨基酸，以起为原料制备水凝胶安全性高，且抗菌性能优异。

13、聚乙烯亚胺分子链中含有大量的伯、仲、叔胺基团，这些基团带有正电荷，可以通过“接触杀菌”的方式有效作用于革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的细胞膜，导致细菌的膜结构破坏，从而杀伤细菌；然而聚乙烯亚胺和聚苯胺-氧化多糖之间很难通过化学交联形成具有一定强度的水凝胶，因此实际使用时，聚乙烯亚胺可以和其他的多氨基高分子复配使用来制备导电水凝胶，保证导电水凝胶的力学性能和抗菌性能。

14、壳聚糖季铵盐是壳聚糖的衍生物，通过将壳聚糖中的氨基基团替换为季铵盐基团，显著提升了其抗菌性能，壳聚糖季铵盐具有良好的生物相容性和生物降解性，因此在与生物体接触时不会引发不良反应，且能在体内逐渐降解为无毒、无害的物质，另外壳聚糖季铵盐的加入可以进一步改善导电水凝胶的物理和化学性能，提高原位固化的双组分导电水凝胶的应用范围。

15、优选的，所述的聚苯胺-氧化多糖在聚苯胺-氧化多糖水溶液中的质量浓度为0.25-10％。

16、优选的，所述的多氨基高分子在多氨基高分子水溶液中的质量浓度为2.5-10％。

17、本发明第二方面提供了一种原位固化的双组分导电水凝胶的制备方法，包括：

18、将聚苯胺-氧化多糖和多氨基高分子溶解，通过双联混药包结合针头或喷头或双腔微导管在目标部位实现混合和固化10s-20h后，即得。

19、本发明第三方面提供了一种原位固化的双组分导电水凝胶的应用，应用在血管内凝胶电极导线、抑菌导电敷料、除颤仪用导电凝胶片中。

20、有益效果

21、(一)本发明提供的原位固化的双组分导电水凝胶具有优异的导电性能，导电水凝胶的电导率可以达到1～4s/m。

22、(二)本发明中原位固化的双组分导电水凝胶的原料包括聚苯胺-氧化多糖，因此本发明所提供的导电水凝胶不仅具有水凝胶的特性，同时还具备导电介质的导电特性。

23、(三)本发明中原位固化的双组分导电水凝胶的原料还包括多氨基高分子，不仅可以和聚苯胺-氧化多糖化学交联形成凝胶网络，同时还可以赋予导电水凝胶优异的抗菌性能。

24、(四)本发明提供的原位固化的双组分导电水凝胶在37℃下即可降解，应用在人体治疗领域，有较高的生物安全性能，绿色环保。

25、(五)本发明可以通过调整聚苯胺-氧化多糖的氧化程度，和多氨基高分子在多氨基高分子水溶液中的质量浓度，来合理调配导电水凝胶的固化性能和导电性能，提高了导电水凝胶的适用范围。