一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶、制备方法及应用

摘要

本发明一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶、制备方法及应用，属于材料制备领域；所述水凝胶由氧化葡聚糖水溶液、二氧化铈纳米棒分散液、聚赖氨酸水溶液和3,3’‑二硫代双(丙酰肼)水溶液发生席夫碱反应制备而成，其中聚赖氨酸与氧化葡聚糖的摩尔比为1:0.1‑0.2；聚赖氨酸与3,3’‑二硫代双(丙酰肼)的摩尔比为1:0.8‑3.3；聚赖氨酸与二氧化铈纳米棒的摩尔比为1:0.7‑1.5。本发明制备材料结构和性能稳定，具有优异的组织黏附性、自修复和可擦除性能，可有效抗菌、抗氧化、抗糖化，且制备方法过程简易、绿色无污染、易于商品化；能够应用于治疗糖尿病皮肤损伤、炎症以及细菌感染相关疾病的药物中。

权利要求

1.一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶，其特征在于：由氧化葡聚糖水溶液、二氧化铈纳米棒分散液、聚赖氨酸水溶液和3,3’‑二硫代双（丙酰肼）水溶液发生席夫碱反应制备而成，所述聚赖氨酸与氧化葡聚糖的摩尔比为1:0.1‑0.2；聚赖氨酸与3,3’‑二硫代双（丙酰肼）的摩尔比为1:0.8‑3.3；聚赖氨酸与二氧化铈纳米棒的摩尔比为1:0.7‑1.5；

所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶的制备方法，具体步骤如下：步骤1：使用高碘酸钠氧化葡聚糖分子中的羟基，制备氧化葡聚糖，并将其配制为质量浓度10‑20%的氧化葡聚糖水溶液；

步骤2：以铈源和碱源通过水热法制备二氧化铈纳米棒，并将其配制为质量浓度2.5‑5%的二氧化铈纳米棒分散液；

步骤3：配制质量浓度为40%的聚赖氨酸水溶液和质量浓度为2.5‑10%的3,3’‑二硫代双（丙酰肼）水溶液；

步骤4：将氧化葡聚糖水溶液、二氧化铈纳米棒分散液、聚赖氨酸水溶液和3,3’‑二硫代双（丙酰肼）水溶液按比例混合均匀后放置一段时间，通过席夫碱反应形成凝胶网络得到二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶；

所述步骤2中，铈源为六水合硝酸铈、无水氯化铈或水合醋酸铈；

所述步骤2中，碱源为氢氧化钠或氢氧化钾。

2.根据权利要求1所述一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶，其特征在于：所述步骤

4中，反应温度为10‑45 ℃。

3.根据权利要求1所述一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶，其特征在于：所述步骤

4中，放置时间为5‑60 分钟。

4.一种权利要求1所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶的应用，其特征在于：所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶应用于治疗糖尿病皮肤损伤的药物中。

5.一种权利要求1所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶的应用，其特征在于：所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶应用于治疗炎症以及细菌感染相关疾病的药物中。

说明书

一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶、制备方法及应用

技术领域

[0001] 本发明属于材料制备领域，具体涉及一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶、制备方法及应用。

背景技术

[0002] 糖尿病伤口是最为常见的一类慢性伤口，可通过多种机制阻碍伤口愈合。首先，频繁的高血糖症(血糖水平持续升高)导致血液中晚期糖基化终末产物水平增加，而高浓度的晚期糖基化终末产物与活性氧物种(ROS)和活性氮物种(RNS)的生成直接相关。浓度过高的ROS/RNS可以阻止伤口由炎症期向增殖期过渡，进而阻碍新的健康组织的形成；其次，糖尿病患者伤口处高血糖易导致细菌感染，由于白细胞趋化性和吞噬作用缺陷，伤口处的细菌难以杀灭，形成更难清除的生物被膜；最后，组织缺氧同样不利于糖尿病伤口愈合，上皮形成、血管生成、胶原沉积等多个皮肤愈合过程都需要氧气参与，但糖尿病患者易发生血管病变，伤口血管内皮生长因子水平降低，内皮祖细胞的归巢和动员遭到破坏，血管恢复受到影响。血管生成降低导致组织灌注不足，引发组织缺氧。

[0003] 针对感染性糖尿病皮肤修复，目前，临床上的治疗方法包括新型敷料的应用、抗生物膜疗法、负压封闭引流、高压氧疗法、生长因子治疗和干细胞疗法等。其中，水凝胶材料具有较高的含水量，可提供湿润的微环境、有利于吸收组织渗透液，已被广泛应用于皮肤修复。但是，目前的水凝胶功能单一，难以调节氧化、高糖的糖尿病伤口微环境，且缺乏长期有效的抗菌性能，因此无法满足感染性糖尿病创面愈合的要求。

[0004] 针对糖尿病伤口微环境的特性，理想的水凝胶敷料应具备以下特点：适当的机械性能、自修复、可擦除、可快速止血、较强的组织粘附性、抗菌活性、抗糖化活性、伤口微环境响应性和良好的生物相容性等。例如：水凝胶的可修复性能使其可在创面修复过程中适应伤口形状、保持结构稳定；较强组织粘附性可使水凝胶较好地附着在创面部位；水凝胶快速的止血能力可在创面愈合早期快速止血，避免组织失血过多；具有抗菌活性的水凝胶可以有效抵抗细菌感染，减少细菌生物被膜形成和创面部位的炎症反应；抗糖化活性可以有效抑制晚期糖基化终末产物积累，降低炎症反应；通过重塑氧化伤口微环境可有效清除过氧化氢、缓解伤口乏氧；良好的生物相容性可以降低水凝胶的细胞毒性、促进细胞增殖。虽然临床上已出现许多水凝胶伤口敷料，如：康惠尔、3爱肤宁和聚氨酯凝胶等，但其价格昂贵，不能同时解决快速止血、创面易感染、炎症反应严重和愈合速度慢等关键问题。因此，开发具有上述多功能特性的新型水凝胶用于感染性糖尿病创面愈合治疗迫在眉睫。

[0005] 二氧化铈纳米材料是一种新型纳米酶，其表面Ce3+和Ce4+可发生快速且可逆的转换，具有过氧化氢酶模拟活性，可将伤口微环境内源过氧化氢转化为氧气，缓解糖尿病伤口氧化和缺氧状况；此外，二氧化铈纳米酶可抑制α‑晶状体蛋白糖化和交联，表现出独特的抗糖化活性；另外，二氧化铈纳米酶制备简单、生物相容性优异、催化性能可再生。因此，二氧化铈纳米酶可通过缓解氧化、抑制糖化有效保护伤口，在促进糖尿病伤口愈合方面展现出巨大潜力。CN 113956413A公布了将二氧化铈纳米酶作为功能组分的水凝胶敷料，但由于水凝胶组成限制，其抗菌性能有限，难以应对糖尿病创面易发生的细菌感染，且水凝胶不具备自修复性能和可擦除性能，难以紧密贴合伤口，更换敷料时易对伤口造成二次损伤。另外，该水凝胶只应用了二氧化铈纳米酶的抗氧化性能，未提及二氧化铈纳米酶的抗糖化性能。

[0006] 因此，亟需开发一种新型二氧化铈纳米酶杂化多功能水凝胶改善氧化应激、乏氧和炎症微环境，同时兼具长期有效的广谱抗菌和抗糖化功能，以及可使敷料紧密贴合伤口的自修复功能，以提高损伤修复效果、满足未来的临床应用需求。

发明内容

[0007] 要解决的技术问题：

[0008] 为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶，防止伤口感染，调节糖尿病伤口微环境，加速糖尿病皮肤损伤修复。具体而言，采用水热法制备二氧化铈纳米棒，在体系中加入聚赖氨酸和3,3’‑二硫代二(丙酸肼)，与氧化葡聚糖通过席夫碱动态交联制备二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶。所制备材料结构和性能稳定，具有优异的组织黏附性、自修复和可擦除性能，可有效抗菌、抗氧化、抗糖化，且制备方法过程简易、绿色无污染、易于商品化。将得到的无机杂化多功能水凝胶用于感染性糖尿病皮肤损伤修复，体外和体内实验均取得明显的治疗效果。

[0009] 本发明的技术方案是：一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶，其特征在于：由氧化葡聚糖水溶液、二氧化铈纳米棒分散液、聚赖氨酸水溶液和3,3’‑二硫代双(丙酰肼)水溶液发生席夫碱反应制备而成，所述聚赖氨酸与氧化葡聚糖的摩尔比为1:0.1‑0.2；聚赖氨酸与3,3’‑二硫代双(丙酰肼)的摩尔比为1:0.8‑3.3；聚赖氨酸与二氧化铈纳米棒的摩尔比为1:0.7‑1.5。

[0010] 一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶的制备方法，其特征在于具体步骤如下：

[0011] 步骤1：使用高碘酸钠氧化葡聚糖分子中的羟基，制备氧化葡聚糖，并将其配制为质量浓度10‑20％的氧化葡聚糖水溶液；

[0012] 步骤2：以铈源和碱源通过水热法制备二氧化铈纳米棒，并将其配制为质量浓度2.5‑5％的二氧化铈纳米棒分散液；

[0013] 步骤3：配制质量浓度为40％的聚赖氨酸水溶液和质量浓度为2.5‑10％的3,3’‑二硫代双(丙酰肼)水溶液；

[0014] 步骤4：将氧化葡聚糖水溶液、二氧化铈纳米棒分散液、聚赖氨酸水溶液和3,3’‑二硫代双(丙酰肼)水溶液按比例混合均匀后放置一段时间，通过席夫碱反应形成凝胶网络得到二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶。

[0015] 本发明的进一步技术方案是：所述步骤2中，铈源为六水合硝酸铈、无水氯化铈或水合醋酸铈。

[0016] 本发明的进一步技术方案是：所述步骤2中，碱源为氢氧化钠或氢氧化钾。

[0017] 本发明的进一步技术方案是：所述步骤4中，反应温度为10‑45℃。

[0018] 本发明的进一步技术方案是：所述步骤4中，放置时间为5‑60分钟。

[0019] 一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶的应用，其特征在于：所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶应用于治疗糖尿病皮肤损伤的药物中。

[0020] 一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶的应用，其特征在于：所述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶应用于治疗炎症以及细菌感染相关疾病的药物中。

[0021] 有益效果

[0022] 本发明的有益效果在于：

[0023] (1)本发明提供一种简便易行、绿色无污染、便于商品化的方法制备一种二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶。

[0024] (2)本发明制备的二氧化铈纳米棒杂化水凝胶的亚胺骨架结构赋予其良好的自愈合性能、可擦除性能、组织粘附性及止血性能，使其可紧密贴合伤口。基于席夫碱的动态交联，该水凝胶具有良好的组织粘附性。同时，聚赖氨酸表面正电性质使制备的水凝胶具有持续广谱抗菌性能。亚胺键和二硫键的存在使该水凝胶在酸性环境或还原剂作用下可被降解，表现出可擦除性能。针对糖尿病患者皮肤受损部位高浓度过氧化氢、高浓度晚期糖基化终末产物的特点，借助二氧化铈纳米棒的拟酶特性，杂化水凝胶可有效催化过氧化氢分解产生氧气，降低氧化应激，缓解伤口处乏氧状况，同时可有效抑制晚期糖基化终末产物的产生和积累，协同促进皮肤再生。此外，其高效清除活性氧的性能，有望在其他组织工程学领域得到广泛应用。

[0025] (3)本发明制备的二氧化铈纳米棒杂化水凝胶中含有的聚赖氨酸赋予了水凝胶优异的抗菌特性。含有的二氧化铈纳米棒杂化水凝胶具有持续的抗糖化性能，可有效抑制晚期糖基化终末产物积累，缓解伤口炎症；同时二氧化铈纳米棒具有微环境(高浓度过氧化氢)响应性，可催化分解过氧化氢释放氧气，克服氧化应激。

[0026] ε‑聚赖氨酸是一种阳离子聚合物，具有优异的生物相容性，可通过破坏细胞膜完整性、改变细胞膜渗透性抵抗多重耐药菌感染。本发明通过氧化葡聚糖与聚赖氨酸、3,3’‑二硫代二(丙酸肼)间的席夫碱反应交联制备，并限定了具体的摩尔比，体系中存在大量亚胺键而赋予其优异的组织粘附性、自修复及可擦除特性。水凝胶中的聚赖氨酸表面正电性质使其具有优异的抗菌活性。二氧化铈纳米棒在水凝胶中均匀分布，可有效抑制晚期糖基化终末产物积累、缓解恶性的氧化微环境、改善乏氧状况，从而缓解组织炎症、促进细胞增殖，协同促进皮肤再生。而4种组分低的毒性使该水凝胶还具有优异的生物相容性和止血性能。

附图说明

[0027] 图1：二氧化铈纳米棒的扫描电镜照片。

[0028] 图2：a、二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶的XRD谱图、b、FTIR谱图。

[0029] 图3：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶的扫描电镜照片。

[0030] 图4：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶的自修复照片。

[0031] 图5：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶的可擦除性能研究图；a、样品在酸性条件，b、样品在还原剂(二六苏糖醇)作用下；

[0032] 图6：二氧化铈纳米棒的抗糖化性能对比图。

[0033] 图7：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶分解过氧化氢曲线。

[0034] 图8：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶的抗菌性能对比图。

[0035] 图9：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶的细胞毒性对比图。

[0036] 图10：二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶促进感染性糖尿病皮肤修复动物实验示意图。

具体实施方式

[0037] 下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

[0038] 实施例1：

[0039] 首先制备二氧化铈纳米棒：室温搅拌下，将70mL 0.015M氢氧化钾(KOH)水溶液加入至10mL 0.35M六水合硝酸铈(Ce(NO3)3·6H2O)中，继续搅拌10min。将混合物装入100mL反应釜，密封后进行100℃、24h的水热处理。最后，通过离心分离产物，水洗3次，冷冻干燥，得到最终产物。

[0040] 其次制备氧化葡聚糖：将1g平均分子量为70,000的葡聚糖溶于500mL去离子水中，加入4.28g高碘酸钠(NaIO4)后继续室温避光搅拌24h。之后加入乙二醇终止氧化反应并继续搅拌2h。待反应结束后，将产物装入透析袋(MWCO＝3500)，用水透析3天进行纯化，最后通过冷冻干燥得到最终产物。

[0041] 使用氧化葡聚糖、聚赖氨酸、二氧化铈纳米棒、3,3’‑二硫代二(丙酸肼)通过席夫碱反应制备OCE水凝胶。首先，分别配制10％氧化葡聚糖水溶液、40％聚赖氨酸水溶液、2.5％二氧化铈纳米棒分散液和2.5％3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液(均为质量百分比)。
然后，室温下将5μL二氧化铈纳米棒分散液、6μL聚赖氨酸水溶液、7μL 3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液依次加入至90μL氧化葡聚糖水溶液中。涡旋震荡后，获得水凝胶样品1。

[0042] 分别考察水凝胶样品1的抗糖化性能、分解过氧化氢性能、体外抗菌性能。

[0043] 考察水凝胶样品1的抗糖化性能的实验步骤如下：将20μg/mL胶原蛋白溶液与含250mM果糖的PBS缓冲液在37℃下共孵育15天，使用酶标仪每隔3天测试生成的晚期糖基化终末产物的荧光强度(Ex＝350nm，Em＝450nm)。分别将二氧化铈纳米棒、过氧化氢、二氧化铈纳米棒+过氧化氢加入至上述体系中，分析二氧化铈纳米棒对胶原蛋白糖化过程的影响。

[0044] 采用间苯二酚比色法测量15天后的果糖浓度。首先，将33mL 12M HCl加入至67mL 45.4mM间苯二酚水溶液中，配制间苯二酚溶液。然后，以体积比为1:10的比例将样品加入间苯二酚溶液中，100℃下共同孵育3min。将样品冷却至室温后测量其在480nm处的吸光度，计算体系中剩余果糖浓度。

[0045] 考察水凝胶样品1分解过氧化氢性能的实验步骤如下：将硫酸钛溶液稀释到去离子水中，得到24％的硫酸钛溶液，将8.33mL的浓硫酸稀释到50mL的去离子水中，并向其中加入1.33mL 24％的硫酸钛溶液，配制得到过氧化氢检测液。37℃下，将二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶加入到1mL含有10mM过氧化氢的pH为7.4磷酸盐缓冲液中。在不同时间内，分别取50μL上清液与100μL的检测液孵育30min，采用酶标仪测量405nm处吸光度值，计算杂化水凝胶清除过氧化氢能力。

[0046] 考察水凝胶样品1体外抗菌性能研究实验步骤如下：分别将二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶、不含二氧化铈纳米棒的多功能水凝胶、氧化葡聚糖、990μL磷酸盐缓冲液置6
于24孔板中，分别取10μL 10CFU/mL的革兰氏阳性细菌(金黄色葡萄球菌和耐甲氧西林金黄色葡萄球菌)和革兰氏阴性细菌(大肠杆菌)滴于上述孔板中，37℃培养2小时后，加入适量磷酸盐缓冲液至1mL。取10μL上述菌液加入到LB培养基中，37℃培养18小时，通过计算菌落数探究二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶体外抗菌性能。

[0047] 考察水凝胶样品1对感染性糖尿病皮肤损伤的修复效果的实验步骤如下：选择雌性昆明小鼠(17‑22g,4‑5周)，建立糖尿病小鼠模型。将糖尿病小鼠麻醉后，背部退毛，制造8
直径8毫米的全层皮肤损伤创口，并向其中滴加10μL 10 CFU/mL耐甲氧西林金黄色葡萄球菌液，建立耐药菌感染糖尿病小鼠皮肤损伤模型。分别随机分为5组，每组15只小鼠。将二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶涂覆于伤口表面，并设置4组对照：1)10μL磷酸盐缓冲液(对照)；2)10μL抗生素万古霉素(20mg/mL)；3)Tegaderm 3M薄膜敷贴(3M)；4)不含二氧化铈纳米棒的多功能水凝胶。分别在第3，7，14天将小鼠处死后，用游标卡尺量取创口直径，对比证明二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶加速皮肤损伤修复。

[0048] 实施案例2：

[0049] 采用与实施案例1相同的方法制备二氧化铈纳米棒和氧化葡聚糖。

[0050] 使用氧化葡聚糖、聚赖氨酸、二氧化铈纳米棒、3,3’‑二硫代二(丙酸肼)通过席夫碱反应制备OCE水凝胶。首先，分别配制15％氧化葡聚糖水溶液、40％聚赖氨酸水溶液、4％二氧化铈纳米棒分散液和6％3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液(均为质量百分比)。然后，35℃下将5μL二氧化铈纳米棒分散液、6μL聚赖氨酸水溶液、7μL 3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液依次加入至90μL氧化葡聚糖水溶液中。涡旋震荡后，获得水凝胶样品2。

[0051] 采用与实施案例1相同的方法考察所制备水凝胶样品2的抗糖化性能、分解过氧化氢性能、体外抗菌性能。

[0052] 实施案例3：

[0053] 采用与实施案例1相同的方法制备二氧化铈纳米棒和氧化葡聚糖。

[0054] 使用氧化葡聚糖、聚赖氨酸、二氧化铈纳米棒、3,3’‑二硫代二(丙酸肼)通过席夫碱反应制备OCE水凝胶。首先，分别配制20％氧化葡聚糖水溶液、40％聚赖氨酸水溶液、5％二氧化铈纳米棒分散液和10％3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液(均为质量百分比)。然后，15℃下将5μL二氧化铈纳米棒分散液、6μL聚赖氨酸水溶液、7μL 3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液依次加入至90μL氧化葡聚糖水溶液中。涡旋震荡后，获得水凝胶样品3。

[0055] 采用与实施案例1相同的方法考察水凝胶样品3的抗糖化性能、分解过氧化氢性能、体外抗菌性能。

[0056] 采用与实施案例1相同的方法制备氧化葡聚糖。

[0057] 使用氧化葡聚糖、聚赖氨酸、3,3’‑二硫代二(丙酸肼)通过席夫碱反应制备不含二氧化铈纳米棒的杂化多功能水凝胶。首先，分别配制10％氧化葡聚糖水溶液、40％聚赖氨酸水溶液和2.5％3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液(均为质量百分比)。然后，室温下将5μL去离子水、6μL聚赖氨酸水溶液、7μL 3,3’‑二硫代二(丙酸肼)水溶液依次加入至90μL氧化葡聚糖水溶液中。涡旋震荡后，获得不含二氧化铈纳米棒的多功能水凝胶(水凝胶样品4)。

[0058] 采用与实施案例1相同的方法考察所制备水凝胶的抗糖化性能、分解过氧化氢性能、体外抗菌性能及对感染性糖尿病皮肤损伤修复效果。

[0059] 本发明所制备的上述二氧化铈纳米棒杂化多功能水凝胶具有可修复性能和可擦除性能、组织粘附性强，可快速止血。此外，该水凝胶对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌均有较强的抗菌性能。而且通过抗氧化和抗糖化重塑糖尿病创面微环境，缓解伤口乏氧，抑制晚期糖基化终末产物积累，该水凝胶可减轻炎症症状，促进细胞增殖和血管生成，最终有效促进感染性糖尿病皮肤创面愈合。下面结合实验数据详细分析。

[0060] 图1为二氧化铈纳米棒的扫描电镜照片，由图可知制备的二氧化铈纳米棒具有清晰的棒状结构，直径约为20.7nm，长约为404nm。

[0061] 图2a为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1的X射线衍射(XRD)谱图。由图可知，水凝胶样品1中含有二氧化铈纳米棒的特征衍射峰，而仅以氧化葡聚糖、聚赖氨酸和3,3’‑二硫代二(丙酸肼)制备的不含二氧化铈纳米棒的水凝胶样品4中未观察到二氧化铈纳米棒的特征衍射峰，表明二氧化铈纳米棒成功掺入到多功能水凝胶中。图2b为水凝胶‑1样品1的红外光谱(FTIR)谱图，1672cm 处亚胺键(‑C＝N‑)特征峰的出现表明氧化葡聚糖、聚赖氨酸与3,3’‑二硫代二(丙酸肼)通过席夫碱反应生成了含有亚胺动态化学键的二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶。

[0062] 图3为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1的扫描电镜照片。由图可知，该水凝胶呈现出3D多孔形态，平均孔径约为11.89μm；通过能量色散谱仪对水凝胶的表面元素分析发现，铈元素均匀分布在水凝胶表面。

[0063] 图4为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1的自修复过程，随着时间延长，被切成两半的水凝胶可自行修复，表明该水凝胶具有优异的自修复性能。

[0064] 图5a为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1在酸性环境中的降解照片，可以看出水凝胶在酸性环境中缓慢溶解。图5b为水凝胶样品1在还原剂作用下的降解照片，水凝胶在还原剂作用下逐渐由凝胶状态转变为溶胶状态。由此可知，通过调节酸碱度、添加还原剂等方式，所制备的二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶可被及时擦除，有利于伤口处的清洁。

[0065] 图6a为加入二氧化铈纳米棒后生成晚期糖基化终末产物的荧光强度统计，加入二氧化铈纳米棒后，晚期糖基化终末产物的荧光强度显著降低。图6b为不同反应环境中的果糖浓度统计，加入过氧化氢后，体系中果糖浓度降低，表明氧化的微环境可加速糖化。加入二氧化铈纳米棒后，体系中果糖浓度升高，表明二氧化铈纳米棒的加入可减少晚期糖基化终末产物的生成。

[0066] 图7为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1分解过氧化氢曲线，24h内，水凝胶对过氧化氢的降解量达85％，表明本发明制备的OCE水凝胶具有较强的抗氧化性能。

[0067] 图8为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲氧西林耐药金黄色葡萄球菌的抗菌结果，由图可知，该水凝胶在上述三种细菌中均显示出较高的抗菌性能，细菌存活率均为0％，说明本发明制备的OCE水凝胶具有较强的抗感染能力。

[0068] 图9为与二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1共孵育5天后的小鼠成纤维细胞的细胞活性，由图可知，与该水凝胶共孵育的细胞数量持续增加，表明本发明制备的OCE水凝胶具有良好的生物相容性并能有效促进细胞体外增殖。

[0069] 图10为二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶样品1及对照组(水凝胶样品4)对糖尿病小鼠细菌感染性皮肤创面的修复结果，从图上可知，随着时间延长，各组的皮肤缺损面积逐渐减小。与对照组相比，水凝胶样品1显示出最好的创面修复效果，表明本发明制备的OCE水凝胶能促进感染性糖尿病创面愈合。

[0070] 本发明初次使用二氧化铈纳米棒、氧化葡聚糖、聚赖氨酸、3,3’‑二硫代二(丙酸肼)为原料制备二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶并将其用于感染性糖尿病皮肤损伤修复。该方法工艺简单，操作方便、原料成本低。所制备的二氧化铈纳米棒无机杂化多功能水凝胶可自愈合、可擦除、可快速止血，具有优异的组织黏附性和较低的细胞毒性，对大肠杆菌、金黄色葡萄球菌和甲氧西林耐药的金黄色葡萄球菌都具有较强的抗菌性，还具有高效且持久的抗氧化性和抗糖化性能，可有效促进糖尿病小鼠感染性皮肤创面愈合。因此，该水凝胶有望成为一种可同时实现止血、抗感染、抗氧化、抗糖化和促进创面愈合的新型多功能生物材料，在慢性感染性皮肤创面的临床治疗中有着很好的应用前景。

[0071] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。