一种自粘附超强水凝胶的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤为：将多巴胺接枝改性的透明质酸加入丙烯酰胺水溶液中，加入N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴、搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下12～16h交联得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶。本发明专利技术所制备的自粘附超强水凝胶有以下优点：①粘附强度大，其粘附强度高达12.3KPa，是单纯聚丙烯酰胺凝胶的3～4倍。使用时无需借助辅助粘合剂或胶带等，可以粘附于任何材料表面；②具有自愈合自修复性能，在20～30min内能实现自愈合。

A preparation method of self adhered super strong hydrogels

The invention discloses a preparation method of self adhered super strong hydrogel, which is characterized in that the step is: adding the dopamine graft modified hyaluronic acid into the aqueous acrylamide solution, adding N, N methylene double acrylamide and ammonium persulfate after mixing and evenly mixing, sealed vacuum 10 ~ 15min, ice water bath and stirring condition. Four methyl ethylenediamine was added and crosslinked by 0~4 to 12 16h to obtain polyacrylamide self adhered super strong water gel. The self adhered super strong hydrogels prepared by the invention have the following advantages: (1) the adhesion strength is large, its adhesion strength is up to 12.3KPa, which is 3~4 times that of the simple polyacrylamide gel. It can adhere to any material surface without the aid of adhesive or adhesive tape, and it has self healing properties and self healing in 20 ~ 30min.

【技术实现步骤摘要】
一种自粘附超强水凝胶的制备方法
本专利技术涉及生物医用材料，具体地指一种自粘附超强水凝胶的制备方法。
技术介绍
在生物医用材料方面，水凝胶类材料具备优异的软湿特性及生物相容相似性。基于此，这类材料在仿生智能器件、组织工程支架、疾病诊断与治疗及伤口敷料材料等领域具有重要的应用前景。在组织修复方面，传统的聚合物水凝胶大都缺乏组织粘附性。目前，在可穿戴生物电子设备与人工皮肤领域，制备强粘附性、韧性水凝胶具有重要的应用价值。受海洋贻贝足丝中富含儿茶酚结构的粘附蛋白启发，多巴胺常通过化学改性的方法引入到生物相容性的多肽链或高分子链上，以此来制备粘附性水凝胶。另外，贻贝所分泌的黏附蛋白能够黏附于几乎所有的基底材料上，甚至包括聚四氟乙烯。其主要原因是其黏附蛋白中富含一定比例的赖氨酸，赖氨酸分子中的氨基和多巴胺基团能够发挥协同作用，使改性的材料能够粘附于任何材料表面。目前用于多巴胺改性的生物相容性材料有海藻酸钠、明胶、壳聚糖、透明质酸、聚乙烯亚胺、聚乙二醇类聚合物等。改性后，再复合合成的单体高分子材料(如丙烯酸，丙烯酰胺等)制备得到粘附性水凝胶。近年来制备粘附性水凝胶时后期的交联方式大多采用多巴胺或儿茶酚中邻苯二酚结构氧化偶联的方式，公开号为CN106589409A的中国专利技术专利申请公开了一种聚谷氨酸/海藻酸钠粘附性水凝胶及其制备方法，将多巴胺改性的氧化海藻酸钠与酰肼化的聚谷氨酸一起加入Fe3+固化成胶。该专利即利用了多巴胺儿茶酚中邻苯二酚与Fe3+络合交联，但这种交联方式具有如下缺陷：1.加入Fe3+存在毒副作用；2.消耗了部分酚羟基，一方面降低了凝胶的粘附性，另一方面使凝胶链段中缺少可自愈合基于的氢键、离子键，缺乏自愈合性能。因此，上述交联方式限制了该类凝胶在皮肤敷料、人工皮肤等组织工程领域的应用。因此，需要开发出一种同时具备粘附性、韧性、安全性、自愈合性能的自粘附超强水凝胶的制备方法，使其应用于组织工程支架伤口敷料材料领域。
技术实现思路
本专利技术的目的就是要解决上述
技术介绍
的不足，提供一种同时具备粘附性、韧性、安全性、自愈合性能的自粘附超强水凝胶的制备方法，使其应用于组织工程支架伤口敷料材料领域。本专利技术的技术方案为：一种自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤为：将多巴胺接枝改性的透明质酸加入丙烯酰胺水溶液中，加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴、搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下12～16h交联得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶。优选的，所述丙烯酰胺水溶液中丙烯酰胺质量分数为18～22％，丙烯酰胺、多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺质量比为1:0.08～0.3:0.001～0.002:0.1～0.15:0.013～0.020，所述多巴胺接枝改性的透明质酸的接枝率为20-30％。优选的，步骤为：a.将透明质酸HA溶解于PBS缓冲液中得到透明质酸质量分数1～2％的HA溶液，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS加入HA溶液中搅拌至澄清，得到溶液A；b.在冰水浴、N2保护条件下，将多巴胺盐酸盐加入溶液A中0～4℃下反应12～16h，依次置于HCl溶液和去离子水中透析，经过滤、冷冻干燥得到多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C；c.配制质量分数18～22％的丙烯酰胺水溶液，加入多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下交联12～16h得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶。本方案中步骤ab制得HA-C的透明质酸接枝率为20～30％。PBS缓冲液为磷酸缓冲盐溶液，溶剂为水，主要成分为Na2HPO4、KH2PO4、NaCl和KCl。进一步的，步骤a为将透明质酸HA溶解于0.01～1mol/L的PBS缓冲液中，室温磁下力搅拌4～6h得到透明质酸质量分数1～2％的HA溶液，采用1～1.5mol/LHCl溶液缓慢调节HA溶液pH＝4.5～5.0，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS加入HA溶液中搅拌至澄清，得到溶液A。进一步的，步骤a中透明质酸HA、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS质量比为1：0.45～0.50：0.25～0.30。进一步的，步骤b中多巴胺盐酸盐质量与步骤a中透明质酸HA质量比为0.6～0.7：1。进一步的，步骤a中透明质酸HA、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS质量比为1：0.47：0.28。更进一步的，步骤b中多巴胺盐酸盐质量与步骤a中透明质酸HA质量比为0.65：1。更进一步的，步骤为：a.将透明质酸HA溶解于0.01mol/L的PBS缓冲液中，室温磁下力搅拌4～6h得到透明质酸质量分数1％的HA溶液，采用1～1.5mol/LHCl溶液缓慢调节HA溶液pH＝4.0～5.0，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS加入HA溶液中搅拌至澄清得到溶液A，其中透明质酸HA、1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS质量比为1：0.47：0.28；b.在冰水浴、N2保护条件下，将透明质酸HA质量0.65倍的多巴胺盐酸盐加入溶液A中0～4℃下反应12～16h，依次置于pH＝4.0-5.0的HCl溶液和去离子水中透析，经过滤、冷冻干燥得到多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C；c.配制质量分数20％的丙烯酰胺水溶液，加入多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下交联12～16h得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶，其中丙烯酰胺、多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺质量比为1:0.08:0.002:0.1:0.015。本专利技术中HA-C与聚丙烯酰胺结合的原理为：在过硫酸铵引发剂存在条件下，多巴胺盐酸盐的邻苯二酚先被氧化为醌式结构，之后醌式结构和聚丙烯酰胺链段上的伯氨发生希夫碱反应，因此HA-C中的儿茶酚结构在羟基得以保留的情况下与聚丙烯酰胺链段间的发生化学交联，如下式(I)所示；而且儿茶酚改性的透明质酸聚合物链段与聚丙烯酰胺链段之间交联，形成了互穿网络结构，这种结合方式能最大程度保留了邻苯二酚的基团，维持足够多的自由酚羟基，赋予水凝胶良好的粘附力。本专利技术制得的聚丙烯酰胺水凝胶具有良好自愈功能，是基于以下非共价键作用：①HA-C中儿茶酚基团之间的π-π键；②HA-C中儿茶酚基团之间的氢键；③聚丙烯酰胺链段之间的氢键；④HA-C中透明质酸链段之间的氢键；⑤HA-C中透明质酸链段与聚丙烯酰胺链段之间的氢键，分别如下式(Ⅱ)中A、C、D、E、F处所示。式(Ⅱ)中B表示所制备凝胶中HA-C与聚丙烯酰胺链段之间的共价键。本专利技术的有益效果为：1、引入多巴胺改性的透明质酸。透明质酸广泛分布生物组织中，具备优异的生物相本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤为：将多巴胺接枝改性的透明质酸加入丙烯酰胺水溶液中，加入N,N‑亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴、搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下12～16h交联得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤为：将多巴胺接枝改性的透明质酸加入丙烯酰胺水溶液中，加入N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴、搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下12～16h交联得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶。2.如权利要求1所述的自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，所述丙烯酰胺水溶液中丙烯酰胺质量分数为18～22％，所述丙烯酰胺、多巴胺接枝改性的透明质酸、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵、四甲基乙二胺质量比为1:0.08～0.3:0.001～0.002:0.1～0.15:0.013～0.020，所述多巴胺接枝改性的透明质酸的接枝率为20-30％。3.如权利要求1所述的自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤为：a.将透明质酸HA溶解于PBS缓冲液中得到透明质酸质量分数1～2％的HA溶液，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS加入HA溶液中搅拌至澄清，得到溶液A；b.在冰水浴、N2保护条件下，将多巴胺盐酸盐加入溶液A中0～4℃下反应12～16h，依次置于HCl溶液和去离子水中透析，经过滤、冷冻干燥得到多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C；c.配制质量分数18～22％的丙烯酰胺水溶液，加入多巴胺接枝改性的透明质酸HA-C、N,N-亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵充分搅拌均匀后，密封抽真空10～15min；冰水浴搅拌条件下加入四甲基乙二胺，置于0～4℃下交联12～16h得到聚丙烯酰胺自粘附超强水凝胶。4.如权利要求3所述的自粘附超强水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤a为将透明质酸HA溶解于0.01～0.1mol/L的PBS缓冲液中，室温磁下力搅拌4～6h得到透明质酸质量分数1～2％的HA溶液，采用1～1.5mol/LHCl溶液缓慢调节HA溶液pH＝4.5～5.0，将1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐EDC、N-羟基琥珀酰亚胺NHS加入HA溶液中搅拌至澄清，得到溶液A。5.如权利要求3所述的自粘附超强水凝胶的制备...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹一平，郑志强，贝中武，商伶俐，张玮莹，陈勇，
申请(专利权)人：江汉大学，
类型：发明
国别省市：湖北,42