本發明涉及生物醫藥領域，更具體地涉及一種ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術：

1、細菌耐藥的深化以及細菌生物被膜的保護不斷地弱化傳統抗生素的抗菌效果，因此，開發非抗生素藥物和治療策略迫在眉睫。利用內源性氣體，如no、co、h2s和h2等能實現多種細菌的高效且快速清除，進而引起科研人員的廣泛關注。同樣作為內源性氣體的甲醛分子也具備廣譜抗菌特性。目前，甲醛作為抗菌藥品最出名的便是福爾馬林溶液(37％甲醛水溶液)，其抗菌特性來源于甲醛能快速破壞細菌膜以及使得細菌dna和蛋白交聯。然而，高劑量的氣體分子以及非選擇性使得甲醛氣體的應用受到極大限制。通過降低甲醛濃度制備的甲醛甲酚溶液(pda批準)被廣泛應用于感染根管的消毒，其中甲醛的濃度僅有2-8％。另一款甲醛前藥產品-馬尿酸烏洛托品(fda批準)作為廣譜抗菌藥物，烏洛托品常用于尿路感染，狐臭，以及各類皮膚細菌感染。烏洛托品本身的抗菌作用不強，但進入體內后，在尿液偏酸性(ph約為6.5)的條件下，可水解為馬尿酸和甲醛。甲醛能使病原體蛋白質變性而發揮非特異性抗菌作用，尿中甲醛濃度根據ph值、尿量和排泄速度不同，具有殺菌或抑菌作用。馬尿酸可維持尿液的酸性并促進甲醛的釋放(nature，2024，doi：10.1038/d41586-024-01322-y)。

2、但是，包括甲醛甲酚水溶液和烏洛托品及其衍生物在內的這些現有甲醛藥物，普遍存在緩控釋困難的問題，因此有必要對甲醛進行前藥設計并實現其精確控釋。此外，前藥及其代謝產物的生物相容性也需要進一步提升。

技術實現思路

1、本發明的目的是提供一種ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠及其制備方法和應用，從而解決現有技術中甲醛抗菌藥物合成復雜，控釋困難，代謝產物毒性較大的問題。

2、為了解決上述問題，本發明采用以下技術方案：

3、根據本發明的第一方面，提供一種ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠的制備方法，該制備方法包括如下步驟：s1，將聚乙二醇溶于去離子水中，得到聚乙二醇水溶液；s2，向所述聚乙二醇水溶液中加入甲醛得到混合液；s3，將所述混合液在高溫下攪拌進行反應；s4，將充分反應后的混合液進行減壓蒸餾，即可制得一種ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠。

4、優選的，步驟s1中，聚乙二醇為氨基封端的聚乙二醇，分子量范圍為200da-10000da。更優選的，聚乙二醇的分子量為2000da。

5、優選的，步驟s1中，聚乙二醇與去離子水的質量比為(0.5～2)∶10。更優選的，聚乙二醇與去離子水的質量比為1∶10。

6、優選的，甲醛與聚乙二醇的摩爾比為(1.5～3)∶1。應當理解的是，多余的甲醛在后續的減壓蒸餾工藝中可以除去，甲醛與聚乙二醇的摩爾比大于1.5∶1即可，但出于經濟方面的考慮，甲醛與聚乙二醇的摩爾比優選為(1.5～3)∶1，更優選為2∶1。

7、優選的，步驟s2中，所述甲醛選自：35～40％甲醛水溶液、多聚甲醛、氣體甲醛中的一種。在一個優選實施例中，甲醛為多聚甲醛。

8、優選的，步驟s3中，所述混合液的反應溫度為50℃～100℃，反應時間大于60秒。在一個優選實施例中，混合液反應溫度為70℃，反應時間為10分鐘。

9、優選的，步驟s4，通過減壓蒸餾使所述甲醛前藥水凝膠的含水量小于90％，此處含水量為質量分數。更優選地，小于80％。在一個優選實施例中，水凝膠的含水量為77％。

10、優選的，還包括步驟s5，對甲醛水凝膠進行熱壓處理，熱壓溫度為60～80℃，時間為10～20分鐘。

11、根據本發明的第二方面，提供一種采用上述制備方法制得的ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠，所述抗菌甲醛前藥水凝膠在ph小于等于7時即釋放低劑量氣體甲醛。

12、根據本發明，所述甲醛前藥水凝膠中的縮醛胺鍵受到ph的作用導致結構破壞并釋放氣體甲醛。如此，所述甲醛前藥水凝膠利用其獨特的ph響應特征，使其超分子網絡破壞，實現共價鍵儲存的氣體分子釋放。

13、優選地，ph的范圍小于等于7.0，即，當ph小于等于7.0時所述甲醛前藥水凝膠即開始釋放低劑量氣體甲醛。應當理解的是，急性染菌傷口的ph越低，所述抗菌甲醛水凝膠前藥的效果越好。在一個優選實施例中，該細菌為金黃色葡萄球菌，ph等于6.5。

14、根據本發明的第三方面，提供一種所述ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠的制備方法或所述ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠在制藥中的應用。

15、本發明的關鍵發明點主要在于，利用高效的甲醛與氨基封端的聚乙二醇反應形成超分子網絡，首次采用聚乙二醇和甲醛制備出這樣一種甲醛前藥水凝膠，所述甲醛前藥水凝膠對ph進行響應，甲醛前藥水凝膠中氨基和醛基縮合的亞胺鍵被氫離子進攻后導致結構破壞并釋放甲醛氣體藥物分子，使其發揮抗菌特性；其次，純聚乙二醇的安全性高，降解后的產物為分子量2kda的聚乙二醇(fda批準)，因此根據本發明制備的甲醛前藥水凝膠在烏洛托品的基礎上進一步提升了藥物的生物相容性。本發明還使用純水作為反應溶劑，突破了醛胺反應的反應溶劑限制，并取得了更高效的反應活性。

16、當前的甲醛藥物包括甲醛甲酚水溶液和烏洛托品及其衍生物，與現有技術相比，根據本發明提供的一種ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠及其制備方法和應用具有以下顯著的優越性：

17、1)利用高效的甲醛與氨基封端的聚乙二醇反應形成超分子網絡，可以在酸性環境中響應共價鍵斷裂，釋放低劑量氣體甲醛，具有良好的抗菌特性，特別是對金黃色葡萄球菌殺傷效果高于正常細胞，具有選擇性殺傷細菌的能力；

18、2)根據本發明的ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠制備方法，利用醛胺交聯方法，將氣體甲醛分子固定到水凝膠超分子網絡中，制備流程簡便，采用一鍋水熱法，反應條件溫和，重復性好，便于大規模生產；

19、3)純聚乙二醇的安全性高，降解后的產物為分子量2kda的聚乙二醇(fda批準)，因此根據本發明制備的甲醛前藥水凝膠的生物相容性更高；

20、4)水凝膠具有緩釋藥物的特點，其含水量接近生物體內含水量，異物感較低；

21、5)本發明所制備的甲醛前藥水凝膠具有獨特的溫敏性，可以通過加熱的方式將其從固體轉變成流體進行二次成型；

22、6)本發明所制備的甲醛前藥水凝膠具有優異的力學性能，通過二次成型制備成柔性貼片形式，可以根據傷口尺寸進行設計，裁剪，因此使用方便，容易推廣。

23、綜上所述，根據本發明提供的一種ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠，該ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠具有酸性ph響應功能，確保其在急性傷口組織的酸性環境中響應釋放，具有良好的抗菌效果，促進傷口修復，并且不會滲透組織深處，危害較小，即對細菌的殺傷促進傷口愈合，并不會對正常組織造成影響。根據本發明制備的ph響應型抗菌甲醛前藥水凝膠同時擁有酸性環境下緩釋甲醛、抗菌性好、生物相容性高、合成簡單、反應條件溫和、便于裁剪的優點，具有良好的應用前景。