一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料及制备方法

摘要

本发明涉及生物医学工程材料技术领域，公开了一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料及制备方法，所述抗菌水凝胶伤口敷料包括水凝胶体、负载在所述水凝胶体中的二维硼烯纳米片和能够与硼酸反应释放Zn2+的纳米颗粒，所述能够与硼酸反应释放Zn2+的纳米颗粒优选ZnO纳米颗粒。本发明的抗菌水凝胶伤口敷料利用负载的二维硼烯纳米片通过光动力性能产生ROS(活性氧)实现抗菌性能，同时负载的ZnO纳米颗粒分解产生具有良好抗菌性的Zn2+，在两者的协同作用下，大幅提升了水凝胶伤口敷料的抗菌效果，此外，Zn2+还能促进成纤维细胞的迁移和增殖，对伤口的愈合具有极佳的促进作用。

权利要求

1.一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料，其特征在于，包括水凝胶体、

2+

负载在所述水凝胶体中的二维硼烯纳米片和能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒。

2.根据权利要求1所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料，其特征在

2+

于，所述能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒为ZnO纳米颗粒。

3.根据权利要求1所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述二维硼烯纳米片呈层状，平均粒径为300～500nm，聚合物分散性指数为0.32，宽度为100～400nm。

4.根据权利要求1所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料，其特征在于，所述水凝胶体由甲基丙烯酸化明胶、氧化葡聚糖和交联剂组成，所述交联剂为苯基－2，

4，6－三甲基苯甲酰基膦酸酯锂。

5.一种根据权利要求1～4任一项所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2+

(1)将二维硼烯纳米片分散在PBS缓冲液中，再加入能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒，得到溶液A；

(2)取溶液A，往溶液A中加入甲基丙烯酸化明胶，得到溶液B，另取溶液A，往溶液A中加入氧化葡聚糖，得到溶液C；

(3)取溶液B和溶液C于同一离心管中，加入苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸酯锂作为交联剂，充分混合均匀，在蓝光照射下引发交联，即得到所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料。

6.根据权利要求5所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)具体包括：将二维硼烯纳米片分散在PBS缓冲液中，配制成浓

2+

度为0.25～1mg/mL的二维硼烯纳米片－PBS溶液，将能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒加入到上述二维硼烯纳米片－PBS溶液中，使二维硼烯纳米片－PBS溶液中的能够与硼酸反应

2+

释放Zn 的纳米颗粒的浓度达到0.5～2mg/mL，得到溶液A。

7.根据权利要求6所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，所述二维硼烯纳米片－PBS溶液的浓度为0.5mg/mL，所述

2+

二维硼烯纳米片－PBS溶液中的能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒的浓度为1mg/mL。

8.根据权利要求5所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)具体包括：将甲基丙烯酸化明胶溶解在溶液A中，配制成浓度为1～15％w/v的溶液B，再另取溶液A，将氧化葡聚糖溶解在溶液A中，配置成浓度为1～10％w/v的溶液C。

9.根据权利要求5所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)具体包括：分别取0.5mL溶液B和0.4mL溶液C于同一离心管中，再加入0.1mL浓度为8～12％w/v的苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸锂作为交联剂，然后涡旋震荡充分混合均匀，再用波长为420nm的蓝光照射1～5min引发交联，即得到所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料。

10.根据权利要求9所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，其特征在于，所述步骤(3)中，所述蓝光的波长为420nm，蓝光照射的时间为3min。

说明书

一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料及制备

方法

技术领域

[0001] 本发明涉及医用生物材料技术领域，特别是涉及一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料及制备方法。

背景技术

[0002] 细菌感染对急性和慢性伤口的愈合都会产生极大的干扰，是临床伤口护理中最困难的挑战之一。根据世界卫生组织的报告，每年大约有1500万人死于细菌感染。皮肤作为人
体最大的器官，在受损之后，由于长期暴露，使其极易造成细菌感染。创面受到感染后，首先
造成过度的炎症反应，用普通的消毒方式简单地对伤口进行处理虽然能短暂地削弱细菌的
活性，但是消毒作用不彻底，菌落堆积处遗留的大量细菌生物膜仍旧能够使细菌卷土重来，
重新恢复活力。这在创面修复最初的炎症期就形成了很大的干扰，大大延长了炎症周期，也
严重影响后续的修复阶段。传统的抗菌方式是使用抗生素，抗生素可以有效抑制和杀死大
多数细菌，但长期使用抗生素会使细菌产生耐药性，要想继续使用抗生素达到抗菌的效果
就只能增加剂量，但给药方式不恰当，就会加剧健康问题。

[0003] 理想的创面敷料除了能够促进伤口愈合之外，首先应该具有良好的生物安全性，与伤口直接接触后不会对伤口造成二次损害，然后再能够有效地发挥止血功能，并维持伤
口部位的体液和电解质平衡，吸收伤口处过多的渗液。此外，好的敷料还应该对伤口有镇痛
作用以及抗菌作用，从而促进伤口的愈合，减少疤痕的产生。传统的伤口敷料用于治疗感染
创面时，通常涉及到高浓度抗生素的高频率使用，这往往会给人体带来不同程度的副作用。
近年来，一些伤口敷料如壳聚糖基敷料、胶原蛋白敷料和一些载银或者锌的敷料，已经在临
床和商业上得到了一定程度的利用，但是它们的治疗效果距离预期还存在着一定的距离。
水凝胶具有高含水量，灵活可塑的形状，契合伤口的机械性能以及良好的生物相容性，被认
为是极具潜力的创面修复临床应用材料。首先，水凝胶是交联网络中填充满水分的凝胶状
物质，其多孔的交联网络结构使其具有良好的溶胀性能，给凝胶敷料体系中提供了一定的
氧含量，其溶胀性能够吸收伤口中多余的渗液并维持病灶部位的湿润环境，促进伤口的修
复。近年来，负载抗生素的纳米粒子在抗感染方面也显示出较好的预防作用，但纳米粒子有
一定的细胞毒性，而且抗生素易产生耐药性，对生命器官有明显的损害。在这些不完善的治
疗方法基础上，开发出新的、更有效的抗菌药物仍是临床应用中的迫切需求。

发明内容

[0004] 本发明的目的在于克服上述现有技术的不足之处而提供一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料及制备方法，所述抗菌水凝胶伤口敷料能够对抗创面受到的
感染，缩短炎症期，并促进感染创面的修复与再生，促进成纤维细胞的增殖和迁移，促进伤
口的愈合。

[0005] 为了实现上述目的，本发明提供的技术方案为：

[0006] 一种负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料，包括水凝胶体、负载在所2+
述水凝胶体中的二维硼烯纳米片和能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒。

[0007] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的优选实施方2+
式，所述能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒为ZnO纳米颗粒。

[0008] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的优选实施方式，所述二维硼烯纳米片呈层状，平均粒径为300～500nm，聚合物分散性指数(PDI)为0.32，
宽度为100～400nm。

[0009] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的优选实施方式，所述水凝胶体由甲基丙烯酸化明胶、氧化葡聚糖和交联剂组成，所述交联剂为苯基－2，
4，6－三甲基苯甲酰基膦酸酯锂。

[0010] 本发明所述的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料首先以甲基丙烯酸化明胶(GelMA)和氧化葡聚糖(oDex)为主网络，苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸酯锂
(LAP)作为交联剂，在可见光照射下引发交联，形成稳定的水凝胶，作为整个敷料体系的载
体部分。GelMA/oDex水凝胶体系可以先以溶液形式滴加在创面处，然后通过光照迅速原位
成胶，从而能够和创面形状和结构完美地贴合。合成的水凝胶可以通过比例调节等方式使
其具有与皮肤契合的强度和硬度，与伤口贴合后能够稳定存在，凝胶环境可以发挥细胞外
基质的功能，贴合在伤口部位能保持伤口的湿润环境，吸收过多的皮肤渗液，并随着受损皮
肤的修复逐渐降解为无毒副作用的物质，能够被吸收或者顺利排出体外。在凝胶体系中加
入的二维硼烯纳米片(Borophene)在波长为660nm的近红外激光照射下具有光动力效应，同
时，负载的ZnO纳米粒子在近红外光照下具有光催化效应，使负载的ZnO纳米粒子能分解释
2+ 2+ 2+
放出Zn ，在Zn 的协同作用下，本发明水凝胶伤口敷料的抗菌效果得以增强，此外，Zn 还
能够促进成纤维细胞的增殖和迁移，促进伤口的愈合。体外抗菌实验显示了负载Borophene
纳米片和ZnO纳米颗粒的水凝胶对革兰氏阳性和阴性细菌均有显著的抗菌效果。此外，纳米
粒子的加入，除了发挥抗菌功能外，还增强了水凝胶的机械性能。

[0011] 本发明还提供了上述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0012] (1)将二维硼烯纳米片分散在PBS缓冲液中，再加入能够与硼酸反应释放Zn2+的纳米颗粒，得到溶液A；

[0013] (2)取溶液A，往溶液A中加入甲基丙烯酸化明胶，得到溶液B，另取溶液A，往溶液A中加入氧化葡聚糖，得到溶液C；

[0014] (3)取溶液B和溶液C于同一离心管中，加入苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸酯锂作为交联剂，充分混合均匀，在可见光照射下引发交联，即得到所述负载二维材料和纳米
颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料。

[0015] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)具体包括：将二维硼烯纳米片分散在PBS缓冲液中，配制成浓度为
2+
0.25～1mg/mL的二维硼烯纳米片－PBS溶液，将能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒加入到
上述二维硼烯纳米片－PBS溶液中，使二维硼烯纳米片－PBS溶液中的能够与硼酸反应释放
2+
Zn 的纳米颗粒的浓度达到0.5～2mg/mL，得到溶液A。

[0016] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料制备方法的优选实施方式，所述步骤(1)中，所述二维硼烯纳米片－PBS溶液的浓度为0.5mg/mL，所述二维
2+
硼烯纳米片－PBS溶液中的能够与硼酸反应释放Zn 的纳米颗粒的浓度为1mg/mL。

[0017] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料制备方法的优选实施方式，所述步骤(2)具体包括：将甲基丙烯酸化明胶溶解在溶液A中，配制成浓度为1
～15％w/v的溶液B，再另取溶液A，将氧化葡聚糖溶解在溶液A中，配置成浓度为1～10％w/v
的溶液C。

[0018] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)具体包括：分别取0.5mL溶液B和0.4mL溶液C于同一离心管中，再
加入0.1mL浓度为8～12％w/v的苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸锂作为交联剂，然后涡
旋震荡充分混合均匀，再用波长为365～760nm的蓝光照射1～5min引发交联，即得到所述负
载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料。

[0019] 作为本发明所述负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料制备方法的优选实施方式，所述步骤(3)中，所述蓝光的波长为420nm，蓝光照射的时间为3min。

[0020] 本发明所提供的负载二维材料和纳米颗粒的抗菌水凝胶伤口敷料中，二维硼烯纳米片(Borophene)在波长为660nm的近红外激光照射下具有光动力效应，能够产生局部的
ROS(活性氧)环境，破坏创面周围环境中细菌的生物膜和结构，同时，在近红外光的照射下，
会加速硼烯的降解，使其降解为硼酸，硼酸与同时负载的ZnO纳米粒子发生反应，使其分解
2+ 2+
产生Zn ，Zn 协同硼烯的光动力效应进一步增强水凝胶伤口敷料的抗菌效果，从而减少炎
症反应，促进伤口的愈合。

[0021] 本发明还利用甲基丙烯酸化明胶(GelMA)/氧化葡聚糖(oDex)水凝胶作为载体，将硼烯纳米片(Borophene)和ZnO纳米颗粒与GelMA/oDex水凝胶结合使用。与传统的纳米粒子
溶液不同，包封在GelMA/oDex水凝胶中的纳米粒子可以实现原位长时间停留，并随着水凝
胶的降解逐渐释放，可明显减少给药次数和纳米粒子可能存在的体内循环毒性问题。

[0022] 与以往报道的体外和体内抗菌水凝胶相比，本发明所制备的抗菌水凝胶伤口敷料具有更接近皮肤模量的机械性能和抗菌性能。体外结果表明，所述抗菌水凝胶伤口敷料具
有良好的生物相容性和抗菌性。

[0023] 综上所述，本发明所制备的抗菌水凝胶伤口敷料在创面感染特别是在严重创伤愈合和开放性创伤感染的创面愈合方面具有很大的应用前景。

[0024] 与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

[0025] (1)本发明通过负载二维硼烯纳米片(Borophene)，利用其光动力性能产生ROS(活性氧)实现抗菌性，能够有效解决创面愈合过程中的细菌感染问题，为二维硼材料在生物医
学工程材料领域尤其是水凝胶伤口敷料方面的首次应用实践。

[0026] (2)与现有的国内外伤口抗菌敷料相比，本发明制备的抗菌水凝胶伤口敷料除了利用二维硼烯纳米片(Borophene)通过光动力效应发挥抗菌性能之外，同时负载的ZnO纳米
2+
颗粒也会分解产生具有良好抗菌性能的Zn ，在两者的协同作用下，水凝胶伤口敷料的抗菌
2+
效果将大幅提升；此外，Zn 还能促进成纤维细胞的迁移和增殖，对伤口的愈合具有极佳的
促进作用。

附图说明

[0027] 图1是本发明效果实施例中Gtn、GelMA、Dex、oDex四种样品的FTIR光谱图；

[0028] 图2是本发明效果实施例中Gtn、GelMA、Dex、oDex四种样品的核磁共振氢谱图；

[0029] 图3是本发明效果实施例中二维硼烯纳米片的粒径和PDI测量结果图；

[0030] 图4是本发明效果实施例中二维硼烯纳米片的TEM表征图；

[0031] 图5是本发明效果实施例中水凝胶的流变特性测试结果图；

[0032] 图6是本发明效果实施例中水凝胶的抗变形能力测试结果图；

[0033] 图7是本发明效果实施例中水凝胶的生物相容性测试结果图；

[0034] 图8是本发明效果实施例中不同组分水凝胶的抗菌效果示意图。

具体实施方式

[0035] 为更好的说明本发明的目的、技术方案和优点，下面将结合具体实施例对本发明作进一步说明。

[0036] 实施例1：甲基丙烯酸化明胶(GelMA)的制备

[0037] 将0.5～2.0g明胶溶于20mL去离子水中，50℃水浴加热并搅拌至完全溶解。待明胶完全溶解后用胶头滴管将0.5～1mL甲基丙烯酸酐逐滴缓慢滴加入明胶溶液中。再将混合液
在50℃水浴条件下以500～800rpm/min的转速磁力搅拌反应1～4h后，转移至透析袋(截留
分子量为3500Da)中，在去离子水中透析5天以除去未反应完全的酸酐。最后将反应液以
3000～8000rpm/min的转速离心2～5min，收集上清液，－80℃冷冻后置于冷冻干燥机中，冻
干，所得到的絮状物即为目标产物甲基丙烯酸化明胶(GelMA)。所得甲基丙烯酸化明胶
(GelMA)的取代度为62％。

[0038] 在本实施例中，所述明胶的用量优选为1.0g；所述甲基丙烯酸酐的用量优选为0.6mL；

[0039] 所述的磁力搅拌转速优选为500rpm/min，磁力搅拌反应的时间优选为2h；

[0040] 所述的离心转速优选为6000rpm/min，离心时间优选为3min。

[0041] 实施例2：氧化葡聚糖(oDex)的制备

[0042] 将1.0～3.0g葡聚糖溶于200mL去离子水中，搅拌至完全溶解。避光条件下将1.0～2.0g高碘酸钠加入葡聚糖溶液中，室温下以500～800rpm/min的转速避光磁力搅拌反应3～
4h。最后向反应液中加入2mL乙二醇溶液，继续搅拌0.5～2h以除去过量的高碘酸钠以停止
反应。反应完成后，将反应液收集并转移至纤维素透析袋(截留分子量3500Da)中，在去离子
水中透析5天。透析后溶液在－80℃冷冻后置于冷冻干燥机中，冻干后所得海绵状物质即为
目标产物氧化葡聚糖(oDex)。所得氧化葡聚糖(oDex)的氧化程度为94.5％。

[0043] 在本实施例中，所述葡聚糖的用量优选为1.0g；所述高碘酸钠的用量优选为1.0g；

[0044] 所述的避光磁力搅拌转速优选为500rpm/min，避光磁力搅拌时间优选为4h；

[0045] 所述的避光磁力搅拌后继续搅拌的时间优选为1.5h。

[0046] 实施例3：二维硼烯纳米片(Borophene)的合成

[0047] 称取10～30mg硼粉分散在30～60mL甲基吡咯烷酮(NMP)的饱和氢氧化钠溶液中，然后将分散液使用细胞粉碎机在冰浴条件下超声6～12小时。将超声所得浊液以3000～
8000rpm/min的速度离心5～10分钟以除去未剥离的硼粉大颗粒，之后收集上层棕色清液，
即为二维硼烯纳米片的分散液。该方法为使用液相剥离法制备二维硼烯纳米片，产率为
42％左右。

[0048] 在本实施例中，所述硼粉的用量优选为20mg；所述甲基吡咯烷酮(NMP)的饱和氢氧化钠溶液的用量优选为50mL；

[0049] 所述的超声时间优选为12小时；

[0050] 所述的离心转速优选为6000rpm/min，离心时间优选为10分钟。

[0051] 实施例4：ZnO纳米粒子的合成

[0052] 称取0.5～2g Zn(Ac)2·2H2O溶解在10～50mL乙醇中，然后将上述溶液加入到容积为50mL的水热合成反应器中，在80～120℃条件下持续反应6～12h，然后将反应完全的溶液
冷冻干燥，所得粉末即为ZnO纳米粉末。

[0053] 在本实施例中，所述Zn(Ac)2·2H2O的用量优选为1g；所述乙醇的用量优选为30mL；

[0054] 所述水热合成反应器内的水热合成反应时间优选为8h，水热合成反应温度优选为100℃。

[0055] 实施例5：甲基丙烯酸化明胶(GelMA)/氧化葡聚糖(oDex)水凝胶的制备

[0056] 称取100mg实施例1制得的甲基丙烯酸化明胶(GelMA)溶解在1mLPBS缓冲液中，得到浓度为10％w/v甲基丙烯酸化明胶(GelMA)的PBS溶液，再称取40mg实施例2制得的氧化葡
聚糖(oDex)溶解在1mL PBS缓冲液中，得到浓度为4％w/v氧化葡聚糖(oDex)的PBS溶液，再
分别取0.5mL浓度为10％w/v GelMA的PBS溶液和0.4mL浓度为4％w/voDex的PBS溶液于同一
EP管中，再加入0.1mL浓度为10％w/v的苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸锂(LAP)作为交
联剂，然后涡旋震荡使其充分混合均匀。最后用波长为365～760nm的蓝光手电筒引光照1～
5min引发交联，得到甲基丙烯酸化明胶(GelMA)/氧化葡聚糖(oDex)水凝胶。

[0057] 在本实施例中，所述的蓝光手电筒的波长优选为420mm，光照引发交联的时间优选为3min。

[0058] 实施例6：甲基丙烯酸化明胶(GelMA)/氧化葡聚糖(oDex)＠二维硼烯纳米片(Borophene)/氧化锌(ZnO)水凝胶的制备

[0059] 称取1mg实施例3制得的二维硼烯纳米片(Borophene)分散在2mL PBS缓冲液中，配成浓度为0.5mg/mL的Borophene－PBS溶液，再称取2mg实施例4制得的ZnO纳米粉末加入到
上述Borophene－PBS溶液中。称取100mg实施例1制得的甲基丙烯酸化明胶(GelMA)溶解在
1mL上述的Borophene－PBS溶液中，得到浓度为10％w/v GelMA的Boro phene－PBS溶液，再
另称取40mg氧化葡聚糖(oDex)溶解在1mL上述的Borophene－PBS溶液中，得到浓度为4％w/
v oDex的Borophene－PBS溶液。分别取0.5mL浓度为10％w/v GelMA的Borophene－PBS溶液
和0.4mL浓度为4％w/v oDex的Borophene－PBS溶液于同一EP管中，再加入0.1mL浓度为
10％w/v的苯基－2，4，6－三甲基苯甲酰基膦酸锂(LAP)作为交联剂，然后涡旋震荡使其充
分混合均匀。最后用波长为365～760nm的蓝光手电筒引光照1～5min引发交联，得到甲基丙
烯酸化明胶(GelMA)/氧化葡聚糖(oDex)＠二维硼烯纳米片(Borophene)/氧化锌(ZnO)水凝
胶。

[0060] 在本实施例中，所述的蓝光手电筒的波长优选为420mm，光照引发交联的时间优选为3min。

[0061] 效果实施例：

[0062] 1、FT－IR表征

[0063] 用溴化钾压片法制备待测样品Gtn(高氯酸三碳酰肼合镍)、GelMA(甲基丙烯酸化明胶)、Dex(葡聚糖)和oDex(氧化葡聚糖)，使用傅里叶红外光谱仪测定红外光谱。

[0064] 如图1所示，FTIR光谱显示，在1029cm‑1处有一个CH2基团的弯曲振动吸收峰，表明‑1
GelMA的化学结构中存在甲基丙烯酸基团；与Dex相比较，oDex的红外谱图中在1728cm 处出
现C＝O伸缩振动峰，表明高碘酸钠成功地将葡聚糖中的羟基氧化成醛基。

[0065] 2、核磁

[0066] 精确称量GelMA和oDex各5mg分别溶解在氘代重水中，采用核磁共振氢谱图更精确地测定化学结构，测量所得的谱图如图2所示。5.35和5.58ppm的两个化学位移对应GelMA的
甲基丙烯酸基团中的亚甲基；而oDex中的醛基出现在4.35～5.82ppm的范围内。表明甲基丙
烯酸化明胶和氧化葡聚糖的制备成功。

[0067] 3、二维硼烯纳米片(Borophene)的DLS表征

[0068] 使用动态光散射纳米激光粒度仪对实施例3所制得的二维硼烯纳米片的粒径和电位进行测量。测量结果如图3所示，图3显示所制得的二维硼烯纳米片的平均粒径为
392.6nm，PDI为0.32，表明所制备的二维硼烯纳米片粒径分布较为均一，尺寸符合预期需
求。

[0069] 4、二维硼烯纳米片(Borophene)的TEM表征

[0070] 为了更准确的确定实施例3所制得的二维硼烯纳米片的结构和形状，使用透射电子显微镜观察其微观形貌。如图4所示，TEM结果表明，硼烯纳米片呈现层状，厚度低，透光率
强，单片纳米片的宽度为200nm左右，与DLS结果相吻合。

[0071] 5、水凝胶的流变性能表征

[0072] 用旋转流变仪表征所制得的甲基丙烯酸化明胶(GelMA)/氧化葡聚糖(oDex)水凝胶的流变特性。

[0073] 试验分为四组，组1为试验组1，测试样品为6％w/v GelMA水凝胶；组2为试验组2，测试样品为6％(w/v)GelMA/2％(w/v)oDex水凝胶；组3为试验组3，测试样品为6％(w/v)
GelMA/2％(w/v)oDex/Borophene水凝胶；组4为试验组4，测试样品为6％(w/v)GelMA/2％
(w/v)oDex/Borophene/Zn。

[0074] 试验在直径为20mm的平行椎板上进行。水凝胶的刚度通过时间扫描测试，如图5(b)所示，恒定应变为1％，频率为1Hz，测量温度为25℃；水凝胶的稳定性是通过频率扫描测
定，如图5(a)所示，恒定应变为0.5％，改变频率从0.1Hz到10Hz，测试温度为25℃。

[0075] 结果表明，所制备的水凝胶能稳定形成，储能模量大于损耗模量，稳定形成后，模量不再随时间发生变化，表明凝胶的交联网络已经完全形成。

[0076] 6、水凝胶的压缩模量表征

[0077] 理想的创面敷料应具有良好的抗变形能力，以更好地与创面部位贴合。使用万能试验机对所制备的水凝胶进行静态和循环压缩试验，以表征其力学性能。

[0078] 试验分为四组，组1为试验组1，测试样品为6％w/v GelMA水凝胶；组2为试验组2，测试样品为6％(w/v)GelMA/2％(w/v)oDex水凝胶；组3为试验组3，测试样品为6％(w/v)
GelMA/2％(w/v)oDex/Borophene水凝胶；组4为试验组4，测试样品为6％(w/v)GelMA/2％
(w/v)oDex/Borophene/Zn。

[0079] 如图6(a)～(d)所示，结果表明所制备的水凝胶具有良好的抗变形能力，除了GelMA/oDex纯水凝胶载体外，负载了硼烯(Borophene)和ZnO的凝胶体系也具有良好的抗形
变能力，当应变为60％时，经过50次循环压缩后，三者均能恢复到原始形状。此外，加入纳米
粒子后，能明显提升凝胶的模量和韧性，当形变达到60％时，凝胶体系的模量最高能达到
45Kpa，这与皮肤的模量接近。

[0080] 7、生物相容性测试

[0081] 将培养的L929细胞(小鼠成纤维细胞)用0.25％胰酶消化悬浮后，以每孔密度为24
×10个/mL的细胞悬液接种在48孔板上。培养12h后取出原培养液，并分别在每孔皿中加入
500μL实验材料浸提液，所述实验材料浸提液分别为GelMA水凝胶浸提液、GelMA/oDex水凝
胶浸提液、GelMA/oDex/borophene水凝胶浸提液、GelMA/oDex/borophene/Zn水凝胶浸提
液，以只添加500μL完全培养基为空白对照组。每组至少设5孔。每隔24h换液一次，实验进行
24h。具体操作方法如下：

[0082] 细胞存活率：采用CCK－8定量分析细胞的存活率。在指定的时间间隔取出相应的孔板，每孔加100μL CCK－8工作液，在37℃恒温二氧化碳培养箱(含5％的CO2)中孵育1～2h
后，用酶标仪在450nm波长处测定吸光度(OD)，按照下列公式计算细胞存活率：

[0083] 细胞存活率(％)＝OD实验组/OD对照组×100％

[0084] 如图7所示，与对照组(control组)相比，所有的水凝胶组(GelMA组、GelMA/oDex组、GelMA/oDex/borophene组、GelMA/oDex/borophene/Zn组)的细胞在24h的培养时间内均
与对照组(control组)一样表现出了较高的生存能力。从图7可知水凝胶组细胞存活率均大
于90％，细胞毒性均为0～1级，对细胞没有毒性，因此可以认为所制备的水凝胶无细胞毒
性。

[0085] 8、抗菌实验

[0086] (1)菌种的复苏和菌悬液的配制

[0087] 取冻存的革兰氏阳性菌(S.aureus)，解冻后在固体LB培养基上进行复苏培养。隔天挑取复苏后生长良好的单菌落，接种于液体LB培养基上，于37℃环境中培养24h后，分别
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用生理盐水稀释，通过平板菌落计数法计数，均配成细菌浓度为1×10CFU/mL的实验室菌
悬液。

[0088] (2)材料共培养

[0089] 在无菌孔板中选四个孔分别加入900μL的上述细菌悬液，然后再依次滴加PBS缓冲液、Gel凝胶、Gel+Borophene凝胶、Gel+Borophene+ZnO凝胶，然后再使用波长为660nm的近
红外激光器照射5分钟后，将孔板置于37℃生化培养箱中共培养4h。然后将各组培养液在无
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菌操作台中取出稀释10 倍后，各取100μL接种在LB琼脂平板上，然后再放回37℃生化培养
箱中倒置培养24h。

[0090] 如图8所示，结果表明，在不含抗菌物质的分组(即图8Control组)中，大量的金黄色葡萄球菌附着生长，即使是没有加抗菌材料的纯水凝胶组(即Gel组)中，单独的近红外光
照射下也几乎不影响细菌的正常生长，在水凝胶负载硼烯组，近红外光照下，由于光动力作
用，材料对金黄色葡萄球菌的生长具有明显的抑制和杀伤作用，经过计算，其抗菌率可达到
99％以上。而同时负载硼烯和ZnO纳米颗粒的水凝胶在近红外光照射下，由于二者的协同抗
菌作用，抗菌率可以达到100％。

[0091] 以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换
也应视为本发明的保护范围。