本发明涉及生物医用材料领域，具体涉及一种具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶、其制备方法及应用。
背景技术：
1、感染性骨损伤长期以来一直是骨科的难题，感染会严重损害局部组织和骨骼的再生能力，使损伤难以愈合。感染性骨损伤的传统标准治疗包括两个主要任务，即感染抑制和骨损伤重建。感染抑制是治疗的主要部分，目前的临床治疗手段包括感染部位清创、全身应用抗生素和植入抗生素浸渍间隔物。然而，由于感染引起的血管破坏和骨坏死，全身使用抗生素很难在局部达到有效剂量。抗生素浸渍间隔物可以局部输送抗生素，通过膜诱导促进植骨，但需要在第一次手术约6周后进行二次手术以去除间隔物。只有当感染得到控制时，骨损伤才开始进入修复阶段，通常采用骨移植或骨搬运技术促进感染部位骨修复。自体骨虽然是一种有效的骨植入物，但面临供体骨量不足、供区并发症等问题。同种异体骨移植的治疗也受到其潜在的免疫排斥和感染风险的限制。基于牵引成骨的骨搬运技术是一种有效的骨重建方法，但其主要缺点是治疗时间过长，可达10个月以上。传统的多阶段治疗策略存在治疗时间长，给患者造成负担等缺点。因此，开发具有抗菌和促成骨的生物材料治疗感染性骨损伤将是一种具有重要临床意义的治疗策略。
技术实现思路
1、发明目的：本发明的目的是提供了一种负载多功能褪黑素碳点的复合水凝胶及其制备方法，该复合水凝胶具有酸响应性、释放时间长等特点，可用于生物组织修复。
2、技术方案：本发明提供了一种具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶，所述褪黑素碳点基水凝胶包括抗氧化、抗菌和促成骨基体和基体载体；所述抗氧化、抗菌和促成骨基体为褪黑素碳点；基体载体为生物相容性水凝胶。
3、进一步地，所述褪黑素碳点通过水热合成法制备。
4、进一步地，所述褪黑素碳点为实心纳米粒，粒径为3-6nm。
5、进一步地，所述生物相容性水凝胶采用gelma和氧化透明质酸制成。
6、进一步地，所述褪黑素碳点与生物相容性水凝胶之间通过席夫碱键相连。
7、本发明还提供了上述具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶在生物组织修复中的应用。
8、本发明还提供了上述褪黑素碳点基水凝胶的制备方法，
9、s11，将褪黑素加入去离子水中，通过超声使其分散均匀，然后将混合物加入水热合成反应釜中，在160-200℃条件下加热3-6小时；
10、s12，加热结束后待水热反应釜冷却后将其取出，使用滤头过滤收集上清液，使用分子量为500kda的透析袋对上清液进行透析，最后使用冷冻干燥机冻干，得到褪黑素碳点；
11、s13，将透明质酸加入去离子水中，在室温下磁力搅拌直至溶解，然后向其中加入高碘酸钠，继续磁力搅拌，最后加入乙二醇终止反应；收集反应后的溶液进行透析，透析结束后冻干液体，得到氧化透明质酸；
12、s14，取gelma、光引发剂、步骤s13中制备的氧化透明质酸和去离子水混合，将混合物水浴直至完全溶解，得到氧化透明质酸/gelma复合水凝胶，即生物相容性水凝胶；
13、s15，将褪黑素碳点和生物相容性水凝胶混合，即得褪黑素碳点基水凝胶。
14、进一步地，所述氧化透明质酸/gelma复合水凝胶中gelma浓度为5-10％，氧化透明质酸的浓度为0.5-1％。
15、进一步地，所述光引发剂为苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰膦酸锂。
16、进一步地，所述的褪黑素碳点基水凝胶中褪黑素碳点的浓度为125～500μg/ml。
17、本发明所制备的负载多功能褪黑素碳点的复合水凝胶具有酸响应性、释放时间长等特点。这是由于水凝胶与褪黑素碳点mcd之间形成了席夫碱键，能智能响应感染骨缺损处的酸性微环境，释放出大量的mcd，从而在植入早期清除微环境中过多的ros，且通过其尺寸效应和电荷效应，诱导细菌内部产生大量ros多维度快速杀灭细菌。此外，mcd的持续释放在实现长效抑菌的同时，通过抗炎抗氧化改善成骨微环境进而促进感染性骨损伤的修复。
18、有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下突出的显著优点：
19、1、本发明通过将褪黑素制备成褪黑素碳点，并将褪黑素碳点混入由甲基丙烯酸酐化明胶和氧化透明质酸制备成的水凝胶中，得到负载多功能褪黑素碳点的复合水凝胶。当褪黑素碳点分散在分子链中含有大量醛基的水凝胶中时，这些褪黑素碳点表面的氨基会与水凝胶的醛基形成席夫碱键，这种作用会提高水凝胶的力学强度。也由于水凝胶与褪黑素碳点之间形成了席夫碱键，因此能智能响应感染骨损伤处的酸性微环境，早期释放出大量褪黑素碳点，促进感染性骨损伤修复。
20、2、褪黑素碳点保留了褪黑素的抗氧化性能，可有效清除感染性骨损伤组织产生的活性氧自由基，以保护细胞免受ros损伤，同时褪黑素碳点在可减少细菌内抗氧化酶含量，使其无法抵御过多的ros进而死亡，有利于促进生物组织的修复。
21、3、本发明的水凝胶制备方法简单，制备得到的水凝胶稳定性好，可改善感染性骨损伤的高ros微环境，杀灭微环境中的细菌并且具有良好的促成骨作用，在治疗感染性骨损伤领域具有良好的应用前景。
1.一种具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶，其特征在于，所述褪黑素碳点基水凝胶包括抗氧化、抗菌和促成骨基体和基体载体；所述抗氧化、抗菌和促成骨基体为褪黑素碳点；基体载体为生物相容性水凝胶。
2.根据权利要求1所述具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶，其特征是，所述褪黑素碳点通过水热合成法制备。
3.根据权利要求1所述具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶，其特征是，所述褪黑素碳点为实心纳米粒，粒径为3-6nm。
4.根据权利要求1所述具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶，其特征是，所述生物相容性水凝胶采用gelma和氧化透明质酸制成。
5.根据权利要求1所述具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶，其特征是，所述褪黑素碳点与生物相容性水凝胶之间通过席夫碱键相连。
6.权利要求1-5任一项所述具有抗氧化、抗菌和促成骨功能的褪黑素碳点基水凝胶在生物组织修复中的应用。
7.一种权利要求1所述的褪黑素碳点基水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的褪黑素碳点基水凝胶的制备方法，其特征在于，所述氧化透明质酸/gelma复合水凝胶中gelma浓度为5-10％，氧化透明质酸的浓度为0.5-1％。
9.根据权利要求7所述的褪黑素碳点基水凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为苯基-2，4，6-三甲基苯甲酰膦酸锂。
10.根据权利要求7所述的褪黑素碳点基水凝胶的制备方法，其特征在于，所述的褪黑素碳点基水凝胶中褪黑素碳点的浓度为125～500μg/ml。
