一种负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接

本发明涉及生物材料领域，具体涉及一种负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶及其制备方法与应用。背景技术：1、随着糖尿病发病率的增加，糖尿病患者皮肤创面已成为临床上难愈合伤口的主要类型之一。糖尿病创面难愈合的主要原因是创面愈合微环境差，具体表现为易感染细菌、乏氧且高表达过氧化氢、伤口渗液多。因此，设计和制备能促进糖尿病伤口愈合的敷料是一项巨大挑战。传统的敷料，如无菌纱布、灭菌脱脂棉、绷带等，虽然可以为伤口提供基本的物理保护，但无法有效吸收伤口处的大量渗液，从而导致伤口易感染。与传统敷料相比，水凝胶敷料具有高孔隙率、良好透气性和生物相容性，可为伤口提供湿润环境，利于细胞迁移和伤口愈合。然而，水凝胶材料仍存在一些问题，如力学强度低、韧性差、自身不具有抗菌性能等。2、设计和控制凝胶微观结构是改善水凝胶性能的常用方法。例如，通过形成双网络结构、互穿网络结构、半互穿网络结构等均可改善水凝胶的强度和韧性。互接网络结构是在互穿网络结构基础上，通过化学方法将两种网络连接起来，具有这种结构的水凝胶力学性能更加优异。聚天冬氨酸是一种由天冬氨酸单体构成的、类蛋白质的聚氨基酸，具有优异的生物相容性、降解性和亲水性。透明质酸是一种粘多糖，也是人和动物结缔组织中细胞外基质的主要成分之一，因具有突出的保水能力、生物相容性和生物降解性，广泛用于水凝胶制备。然而，单纯的聚天冬氨酸水凝胶强度虽然较高，但脆性较大，而单纯的透明质酸水凝胶韧性好，但强度低。若将上述两种网络融合于单一水凝胶中，可获得强韧性良好的水凝胶并克服其缺点。3、通过将抗菌性的金属离子和纳米材料分散于水凝胶中，能够赋予水凝胶抗菌、抗氧化等功能。近几年，具有类似生物酶活性的纳米材料，即纳米酶，在伤口敷料制备中呈现巨大的应用前景，已成为功能性水凝胶研究的焦点之一。然而，纳米酶在糖尿病皮肤创面治疗上应用较少，主要原因如下：1)纳米酶合成原料多选用贵金属如金、钯、铂等，成本高；2)合成工艺复杂，粒径和形貌难控制；3)催化活性低，应用范围窄；4)生物安全性风险大。4、因此，开发一种兼具低成本、制备工艺简单、类酶活性高和生物相容性优异的纳米酶及其水凝胶体系，在促进糖尿病伤口愈合中具有很大的现实意义与应用前景。技术实现思路1、为克服现有技术中的纳米酶生物相容性差的问题，本发明的目的在于提供一种负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶及其制备方法与应用，该水凝胶具有交联条件温和、生物相容性好和吸水能力强等优点，同时包埋的fe3n@fe3o4异质结纳米酶可将伤口处过表达的h2o2转变为·oh和o2，协同其光热性能实现杀菌、促进愈合的目的。2、为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：3、一种负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶的制备方法，包括以下步骤：4、将fe3n纳米粉体超声分散于水中反应，离心，获得fe3n@fe3o4异质结纳米酶；5、将3,3’-二硫代二丙酰肼接枝于透明质酸上，获得酰肼化透明质酸；6、采用聚琥珀酰亚胺利用氨解、水解和高碘酸钠氧化法，获得醛基化聚天冬氨酸；7、将fe3n@fe3o4异质结纳米酶、酰肼化透明质酸水溶液、醛基化聚天冬氨酸水溶液混合，静置，得到负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶。8、进一步的，fe3n@fe3o4异质结纳米酶通过以下过程制得：9、将fe3n纳米粉体超声分散于水中，制成纳米悬液，然后在10℃～80℃下反应6小时～72小时，离心分离，得到fe3n@fe3o4异质结纳米酶。10、进一步的，fe3n纳米粉体的粒径为10～300nm，纳米悬液的质量浓度为0.001％～5％。11、进一步的，酰肼化透明质酸通过以下过程制得：12、向ph值为4.5～5.5的质量浓度为0.1％～10％的透明质酸水溶液中加入1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺，反应0.5小时～4小时，然后加入3,3’-二硫代二丙酰肼，反应12小时～72小时并使反应过程中ph值为4.5～5.5；最后，溶液经透析和冷冻干燥，得到酰肼化透明质酸。13、进一步的，1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和n-羟基琥珀酰亚胺的用量分别是酰肼化改性的羧基的摩尔数的1.0～1.05倍和1.0～1.5倍；14、3,3’-二硫代二丙酰肼用量为酰肼化改性的羧基的摩尔数的4～10倍；15、透明质酸的分子量为10kda～3000kda；16、酰肼化透明质酸的酰肼化度为10％～60％。17、进一步的，醛基化聚天冬氨酸通过以下过程制得：18、将3-氨基-1,2-丙二醇加入质量浓度为2％～20％的聚琥珀酰亚胺的二甲基甲酰胺溶液中，进行氨解反应12小时～36小时；然后加入浓度为0.1mol/l～10mol/l的naoh水溶液，反应2小时～12小时后，透析并冻干；将冻干物溶于水中，加入高碘酸钠，反应12小时后进行透析和冻干，获得醛基化聚天冬氨酸。19、进一步的，3-氨基-1,2-丙二醇的摩尔数为聚琥珀酰亚胺中重复结构单元的摩尔数的5％～80％；20、naoh的摩尔数为聚琥珀酰亚胺中未氨解的重复结构单元的摩尔数；21、naoh水溶液的浓度为0.1mol/l～10mol/l；22、聚琥珀酰亚胺的分子量为3kda～100kda；23、高碘酸钠的摩尔数为3-氨基-1,2-丙二醇摩尔数的1.5倍；24、醛基化聚天冬氨酸的醛基化度为5％～80％。25、进一步的，将fe3n@fe3o4异质结纳米酶、酰肼化透明质酸水溶液、醛基化聚天冬氨酸水溶液混合，包括以下步骤：将fe3n@fe3o4异质结纳米酶与质量浓度为0.5％～5％的酰肼化透明质酸水溶液混合均匀，然后加入质量浓度为5％～50％的醛基化聚天冬氨酸溶液；26、其中，酰肼化透明质酸水溶液和醛基化聚天冬氨酸溶液的体积比为1:1～10:1；27、fe3n@fe3o4异质结纳米酶与酰肼化透明质酸的质量比为1:10～1:100；28、静置时间为3秒～60分钟。29、一种负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶。30、一种负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶在制备用于治疗感染皮肤伤口和肿瘤局部药物中的应用以及在组织工程中的应用。31、与现有技术相比，本发明的有益效果在于：32、本发明将fe3n@fe3o4异质结纳米酶包埋于由醛基化聚天冬氨酸和酰肼化透明质酸经席夫碱和羟醛缩合双交联形成的互接网络水凝胶中，得到负载铁基纳米酶的透明质酸/聚天冬氨酸互接网络水凝胶。该水凝胶继承了fe3n@fe3o4异质结纳米酶优异的光热性能，在循环测试5次后其光热转换能力未明显下降，呈现良好的光热循环稳定性，既可实现光热杀菌、防止感染，又能通过光热作用加快伤口处血液循环，促进伤口愈合。本发明的水凝胶具有互接网络结构，即由聚天冬氨酸链桥接的透明质酸网络和聚天冬氨酸网络，可通过改变两种网络的比例调控水凝胶的微观结构和宏观性能。其中透明质酸网络与聚天冬氨酸网络之间形成的席夫碱动态交联结构和聚天冬氨酸网络自身形成的缩醛结构均可于常温条件下在水中自发形成，从而无需高温、强酸碱等严苛的条件即可形成凝胶，因此本发明的水凝胶具有成胶条件温和、成胶时间短、成胶工艺简单等优点。本发明的水凝胶含有大量醛基，当接触到人体组织后醛基可以迅速和皮肤组织中的氨基发生化学键合，这赋予水凝胶优异的组织粘附性；醛基和酰肼之间的席夫碱动态交联机制在常规条件下具有稳定的结合能力，而受到剪切力或其他外力作用时可以暂时分开，再次接触时又可迅速复原，呈现优异的强度、可注射性和自愈合性，适用于复杂形状伤口和关节等运动部位伤口的愈合。本发明的水凝胶在糖尿病伤口治疗、组织工程和肿瘤局部治疗等方面具有巨大应用前景。33、进一步的，本发明通过水解方法将fe3n转化成了fe3n@fe3o4异质结纳米酶，fe3n@fe3o4异质结纳米酶特有的异质结结构加强了电子在不同能级的跃迁，具有更高的电子-空穴迁移率和更低的电子-空穴结合率，呈现优异的类过氧化物酶和类过氧化氢酶活性和光热性能。异质结的电子更容易被光子激发到高能级状态，在向低能级跃迁时能量以热的形式释放出来，从而异质结纳米酶具有增强的光热转换性能；而异质结的电子-空穴较多，更易与h2o2发生电子交换，有利于h2o2价态的转换，从而具有更高的类过氧化物酶和过氧化氢酶活性，可将糖尿病伤口处高表达的过氧化氢生成羟基自由基和氧气，解决伤口愈合过程中的乏氧和感染问题。本发明的fe3n@fe3o4异质结纳米酶制备方法简单。