一种宽温度有机水凝胶敷料及其制备方法技术

一种宽温度有机水凝胶敷料及其制备方法，属于水凝胶敷料制备技术领域。以聚乙烯醇和明胶为主单体，水和多羟基醇为分散介质采用冻溶方法制备的双网络物理交联有机水凝胶敷料。聚乙烯醇由于其结晶性可以提高水凝胶的强度，明胶的双螺旋结构使水凝胶具有良好的韧性和延展性，多羟基醇通过氢键作用可以保水和提高力学性能。该有机水凝胶敷料的拉伸强度达到500KPa以上,断裂伸长率达到2000％以上，在60℃暴露空气放置120小时失水率小于5％，‑25℃防冻的特性。因此该有机水凝胶敷料可在宽温度范围内使用，解决了水凝胶敷料的关键技术问题，拓宽了水凝胶敷料的应用领域。

A Wide Temperature Organic Hydrogel Dressing and Its Preparation Method

The invention relates to a wide temperature organic hydrogel dressing and a preparation method thereof, belonging to the technical field of preparation of hydrogel dressing. Bi-network physical crosslinking organic hydrogel dressing was prepared by freeze-thaw method with polyvinyl alcohol and gelatin as main monomers and water and polyhydroxyalkyl alcohol as dispersing medium. Polyvinyl alcohol can improve the strength of hydrogel because of its crystallinity. The double helix structure of gelatin makes the hydrogel have good toughness and ductility. Polyhydroxyl alcohol can retain water and improve mechanical properties through hydrogen bonding. The tensile strength of the organic hydrogel dressing is more than 500 KPa, the elongation at break is more than 2000%, the water loss rate is less than 5% after 120 hours exposure to air at 60%, and the freeze-proof property at 25%. Therefore, the organic hydrogel dressing can be used in a wide temperature range, which solves the key technical problems of the hydrogel dressing and broadens the application field of the hydrogel dressing.

【技术实现步骤摘要】
一种宽温度有机水凝胶敷料及其制备方法
本专利技术属于水凝胶敷料制备
，具体涉及一种宽温度有机水凝胶敷料及其制备方法。
技术介绍
水凝胶材料是一种类似于生命组织的高分子材料，可以用于敷料对皮肤创伤、皮肤溃疡(包括褥疮、结核、霉菌、真菌感染等)、烧伤、烫伤等组织部位进行包扎，实现创面的愈合且更换时不会给病人带来痛苦。水凝胶作为一种创伤敷料，在湿润的环境下，伤口不会结痂，且比在干燥环境下愈合更快。但由于水凝胶是三维网络中含有大量水的“软湿”材料，虽然在很多领域有广泛的应用，例如超吸收剂、传感器、致动器和药物递送载体。然而，大多数常规合成的水凝胶通常可拉伸性差、韧性差、不抗冻、易失水以及聚合物本身的生物相容性差，这严重限制了它们在水凝胶敷料领域的应用。为了克服上述问题并扩展水凝胶的实际应用，深圳大学周学昌(AngewandteChemie-InternationalEdition，2018)课题组开发了一种溶剂置换法，将韧性水凝胶成功改造成低蒸发且抗结冰的含水量可控韧性有机水凝胶，从而解决韧性水凝胶在空气中易干和低温下易结冰问题。汪辉亮(polymer，2017)课题组，将丙三醇引入聚乙烯醇(PVA)水凝胶，基于两者之间的氢键作用，大大提高了PVA水凝胶的力学强度，并且缩减了PVA水凝胶的加工过程，然而，氢键使水凝胶模量大幅上升的同时，也会使它变得很坚硬，从而限制了它的很多应用，到目前为止，有机凝胶的发展仍然比较缓慢，大量优异性能仍有待探索。因此合成水凝胶敷料的一个关键技术难点就是使水凝胶材质具有一定的延展性、强度、防失水、防冻结等性能。因此，提高水凝胶敷料力学性能和功能性是制备双网络水凝胶必须解决的首要问题。本专利技术采用聚乙烯醇、明胶和多羟基醇制备的物理交联双网有机水凝胶，使水凝胶的延展性、强度、防失水和防冻结都有所提高，且未见多羟基醇、明胶和丙三醇制备的物理交联双网有机水凝胶有关的报导。
技术实现思路
为了解决水凝胶敷料延展性、强度、防失水和防冻结问题，本专利技术提供了一种宽温度有机水凝胶敷料及其制备方法。本专利技术的专利技术点在于提供了多羟基醇用于物理交联双网络有机水凝胶的防失水和防冻结。本专利技术提供的宽温度有机水凝胶敷料的制备方法，其步骤如下：(1)制备水凝胶敷料预混合液a、配制明胶水溶液将明胶在40～45℃的水中溶解，配成浓度为40-45mg/mL的溶液；b、配制聚乙烯醇和多羟基醇水溶液将水、聚乙烯醇、多羟基醇按质量比100：20～30：50～80的比例混合均匀，得到透明的聚乙烯醇和多羟基醇水溶液；所述的多羟基醇为乙二醇、丙三醇、蔗糖或果糖；c、将步骤a配制的明胶水溶液和步骤b配制的聚乙烯醇和多羟基醇水溶液按体积比1：1混合，磁力搅拌20～50分钟，得到均匀混合溶液；(2)一步法制备宽温度有机水凝胶敷料将上述步骤(1)得到的均匀混合溶液放入密封的模具中，-20～-10℃条件下恒温冷冻2～4小时，再将得到的凝胶在10～15℃条件下放置6～8小时，从而得到聚乙烯醇和明胶物理交联双网络的宽温度有机水凝胶；第一网络为明胶大分子链相互氢键作用形成的双螺旋结构，第二网络为聚乙烯醇分子链结晶形成的聚集结构。有益效果：本专利技术合成的在-25℃至60℃宽温度使用的有机水凝胶敷料的显著特点在于加入多羟基醇。多羟基醇能与聚乙烯醇形成氢键，降低其结晶度，使其硬度下降，仍能保持力学性能；多羟基醇能与明胶形成氢键增强其延展性；多羟基醇与水形成氢键使有机水凝胶敷料有防失水和防冻结性能，因此该有机水凝胶敷料的拉伸强度达到500KPa，断裂伸长率2000％，在60℃放置120小时失水率小于5％，-25℃防冻和生物相容性好的特性。解决了水凝胶敷料的防失水和防冻结的关键技术，拓宽了水凝胶敷料的应用领域。具体实施方式实施例1(1)制备水凝胶敷料预混合液a、配制明胶水溶液将明胶在40℃的水中溶解，配成浓度为40mg/mL的溶液；b、配制聚乙烯醇和丙三醇水溶液将水、聚乙烯醇、丙三醇按质量比100：20：50的比例混合均匀，得到透明溶液；c、将步骤a配制的明胶水溶液和步骤b配制的聚乙烯醇和丙三醇水溶液按体积比1：1放入反应器中，磁力搅拌30分钟，得到均匀混合溶液；(2)一步法制备宽温度有机水凝胶敷料将上述步骤c得到的均匀混合溶液放入由玻璃和橡胶组成的密封的模具中，恒温-15℃冷冻2小时，将得到的凝胶在10℃放置6小时，从而得到聚乙烯醇和明胶物理交联双网络有机水凝胶；所述的双网络有机水凝胶，第一网络为明胶大分子链相互氢键作用形成的双螺旋结构；第二网络为聚乙烯醇分子链结晶形成的聚集结构。宽温度有机水凝胶敷料力学性能测定方法：在溶胀平衡状态，将有机水凝胶切成中间宽度为4mm，两边宽度为10mm，厚度为2mm，长度为6cm的哑铃状，每个实施例条件下制备的水凝胶制备3个样品，在Instron6022万能材料试验机上进行力学拉伸实验，标距为15mm，拉伸速率为20mm/min，测定其力学性能；拉伸强度按下式计算:εt＝P/bd式中：P是最大载荷，单位为N；b是试样宽度，单位为mm；d是试样厚度，单位为mm。拉伸形变按下式计算:ε＝L/L0式中：L是拉伸机拉伸的长度，单位为cm；L0是样条原始长度，单位为cm。宽温度有机水凝胶敷料失水率测定方法：根据所制备的有机水凝胶固含量计算出有机水凝胶含水量为W0，将该有机水凝胶称重，重量记为W1，在鼓风干燥箱中恒温60℃放置120小时后称重，重量记为W2，失水率按下式计算：Δw％＝(w1-w2)/w0宽温度有机水凝胶敷料防冻性能测定方法：将所制备的有机水凝胶切成宽度为1cm，厚度为2mm，长度为6cm的长方体状样条放在-25℃的冰箱中放置120小时，测量防冻性能用其弯曲角度表示，弯曲角度为180°表示具有防冻性。实施例1所制备有机水凝胶敷料拉伸强度和断裂伸长率平均值分别为520KPa和2130％；失水率4.5％，弯曲角度为180°。实施例2(1)制备水凝胶敷料预混合液a、配制明胶水溶液将明胶在40℃的水中溶解，配成浓度为40mg/mL的溶液；b、配制聚乙烯醇和果糖水溶液水、聚乙烯醇、丙三醇按质量比100：25：60；将水、聚乙烯醇和果糖混合均匀，得到透明溶液；c、将步骤a和配制的明胶水溶液和步骤b配制聚乙烯醇和果糖水溶液按体积比1：1放入反应器中，磁力搅拌30分钟，得到均匀混合溶液；(2)一步法制备宽温度有机水凝胶敷料将上述步骤c得到的均匀混合溶液放入玻璃和橡胶组成的密封的模具中，恒温-20℃冷冻2小时，将得到的凝胶在10℃放置6小时，得到聚乙烯醇和明胶物理交联双网络有机水凝胶；所述的双网络有机水凝胶，第一网络为明胶大分子链相互氢键作用形成的双螺旋结构；第二网络为聚乙烯醇分子链结晶形成的聚集结构。用实施例1的测定方法，实施例2所制备有机水凝胶敷料拉伸强度和断裂伸长率平均值分别为532KPa和2080％；失水率4.1％，弯曲角度为180°。实施例3(1)制备水凝胶敷料预混合液a、配制明胶水溶液将明胶在40℃的水中溶解，配成浓度为40mg/mL的溶液；b、配制聚乙烯醇和乙二醇水溶液水、聚乙烯醇、乙二醇按质量比100：25：70；将水、聚乙烯醇和乙二醇混合均匀，得到透明溶液；c、将步骤a和配制的明胶水溶液和步骤b配制聚乙烯醇和乙二本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种宽温度有机水凝胶敷料的制备方法，其步骤如下：(1)制备水凝胶敷料预混合液a、配制明胶水溶液将明胶在40～45℃的水中溶解，配成浓度为40‑45mg/mL的溶液；b、配制聚乙烯醇和多羟基醇水溶液将水、聚乙烯醇、多羟基醇按质量比100：20～30：50～80的比例混合均匀，得到透明的聚乙烯醇和多羟基醇水溶液；c、将步骤a配制的明胶水溶液和步骤b配制的聚乙烯醇和多羟基醇水溶液按体积比1：1混合，磁力搅拌20～50分钟，得到均匀混合溶液；(2)一步法制备宽温度有机水凝胶敷料将上述步骤(1)得到的均匀混合溶液放入密封的模具中，‑20～‑10℃条件下恒温冷冻2～4小时，再将得到的凝胶在10～15℃条件下放置6～8小时，从而得到聚乙烯醇和明胶物理交联双网络的宽温度有机水凝胶；第一网络为明胶大分子链相互氢键作用形成的双螺旋结构，第二网络为聚乙烯醇分子链结晶形成的聚集结构。

【技术特征摘要】
1.一种宽温度有机水凝胶敷料的制备方法，其步骤如下：(1)制备水凝胶敷料预混合液a、配制明胶水溶液将明胶在40～45℃的水中溶解，配成浓度为40-45mg/mL的溶液；b、配制聚乙烯醇和多羟基醇水溶液将水、聚乙烯醇、多羟基醇按质量比100：20～30：50～80的比例混合均匀，得到透明的聚乙烯醇和多羟基醇水溶液；c、将步骤a配制的明胶水溶液和步骤b配制的聚乙烯醇和多羟基醇水溶液按体积比1：1混合，磁力搅拌20～50分钟，得到均匀混合溶液；(2)一步法制备宽温度有机水凝胶敷料将...

【专利技术属性】
技术研发人员：高光辉，陈浩，刘辉，任秀艳，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22