一种热-光双敏感水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种热‑光双敏感水凝胶及其制备方法，该水凝胶热敏部分由壳聚糖和其上接枝的高分子聚合物共同构成；光敏部分由壳聚糖和高分子聚合物上接枝的烯烃双键构成。在该水凝胶制备过程中，先通过高分子聚合物一端的酰氯缩合实现烯烃双键修饰，而后将其另一端进行羧基化修饰；然后在缩合剂存在条件下，将修饰的高分子聚合物接枝到壳聚糖上，并进一步地通过壳聚糖与丙烯酸之间的缩合反应在壳聚糖上接枝烯烃双键，从而制备得到热‑光双敏感水凝胶。本发明专利技术的热‑光双敏水凝胶在4‑25℃为溶液态，可实现流动注射，其在温度升高至30‑40℃时，1‑5min即可形成凝胶；其在主波长为365nm的紫外照射下，3‑8min后其凝胶强度即可得到明显增强。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于生物医学材料领域，具体涉及一种具有热-光双敏感水凝胶及其制备方法。
技术介绍
水凝胶是由高分子的三维网络与水组成的多元体系，是自然界中普遍存在的一种物质形态，生物机体的许多部分(如人体的肌肉、血管、眼球等器官)都是由水凝胶构成的。水凝胶一般可以分为传统水凝胶和环境敏感水凝胶，环境敏感水凝胶具有智能性。环境敏感水凝胶在药物控释载体、组织工程、活性酶固定、调光材料等方面都具有良好应用前景，其研究也成为当今热点。许多温敏性凝胶有相近于37℃的凝胶温度，可将它作为药物载体或用于注射，因而温敏性水凝胶也成为了水凝胶重点的研究方向。然而，由于温敏性水凝胶的响应速度受温度扩散影响，大多数不具备可注射性，需要在体外成形后，再经过手术移植在人体中，如此给病人带来了更多身体上的痛苦和经济上的负担；此外，现有的温敏性水凝胶的强度不够，进入体内后体液的稀释加速了它的降解，上述原因使的温敏性水凝胶在使用过程中受到很大限制。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种热-光双敏感水凝胶及其制备方法，水凝胶具有双敏性，在保留温敏水凝胶流动注射特性的同时，也具备紫外光敏特性而使水凝胶在体内可快速固化。为了解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种热-光双敏感水凝胶的制备方法，水凝胶以壳聚糖为主体，高分子聚合物一端通过缩合反应接枝到壳聚糖上，构成热敏部分；高分子聚合物另一端通过与丙烯酰氯的缩合反应而接枝的烯烃双键以及壳聚糖通过与丙烯酸间的缩合反应而接枝的烯烃双键共同构成光敏部分，制备得到热-光双敏感水凝胶。具体地说，包括以下步骤:(1)高分子聚合物的烯烃双键修饰取高分子聚合物20～50g溶于50～100mL经过干燥处理的甲苯中，并加入0.11～0.44g三乙胺，在500～700转/分钟的搅拌条件下滴加0.100～0.398g丙烯酰氯，30～50℃下恒温反应3～5h；冷却，抽滤去除盐酸三乙胺晶体，滤液采用正己烷进行处理，析出沉淀，经抽滤得烯烃双键修饰的高分子聚合物1,4-二氧六环溶液；(2)高分子聚合物的羧基化在反应釜中，依次加入丁二酸酐0.05～0.20g、4-二甲氨基吡啶0.061～0.244g和1,4-二氧六环15～50mL，磁力搅拌至原料全部溶解后，向反应釜中滴加入3.16～12.64g步骤(1)中所得烯烃双键修饰的高分子聚合物的1,4-二氧六环溶液，滴加完毕后室温反应12～36h；通过旋转蒸发仪除去反应溶剂，向反应剩余物中加入正己烷进行沉淀得混合液，混合液进行抽滤并用正己烷洗涤3-4次，即得羧基化高分子聚合物；(3)热-光双敏感水凝胶的制备向反应釜依次加入1～6g步骤(2)中制备得到的羧基化高分子聚合物，10～40mL0.1～0.5mol/L的2-吗啉乙磺酸溶液，搅拌使固体溶解，加入1g壳聚糖，搅拌至溶解，滴加质量比浓度为20％的盐酸，调节反应体系pH值至3-4；加入0.2～0.8g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和0.1～0.4gN-羟基琥珀酰亚胺，并室温搅拌反应12～24h后，向反应体系中加入0.11～0.22g丙烯酸，继续反应12h；将反应液移至截留分子量为5000～14000的透析袋中，采用蒸馏水进行透析处理5～6天，并每隔6～8小时换水，放入冷冻机冷冻干燥，得白色絮状固体产物；取该白色絮状固体产物0.1～0.4g，将其溶解于5～20g的4～25℃蒸馏水中即可得热-光双敏感水凝胶。所述高分子聚合物为聚乙二醇、泊洛沙姆中的一种，其中聚乙二醇的分子量为1000～2000；泊洛沙姆分子量为7000～13000。所述壳聚糖分子量为1.5×104～3×104，脱乙酰度取代度≥85％。上述的制备方法制得的热-光双敏感水凝胶。本专利技术的有益效果是：本专利技术的热-光双敏感水凝胶在4-25℃为溶液态，可实现流动注射，其在温度升高至30-40℃时，1-5min即可形成凝胶。在主波长为365nm的紫外灯照射下，3-8min后其凝胶强度即可得到明显增强。附图说明图1为以泊洛沙姆为高分子聚合物的系列热-光双敏感水凝胶升温前、升温后和紫外光照射后的照片(其中，a为以泊洛沙姆为高分子聚合物的系列热-光双敏感水凝胶升温前照片；b为以泊洛沙姆为高分子聚合物的系列热-光双敏感水凝胶升温后照片；c为以泊洛沙姆为高分子聚合物的系列热-光双敏感水凝胶升温后并经紫外光照射后照片)。具体实施方式下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细说明：本专利技术的热-光双敏感水凝胶的制备方法设计思想是，该水凝胶的热敏部分由壳聚糖和其上接枝的高分子聚合物共同构成；光敏部分由壳聚糖和高分子聚合物上接枝的烯烃双键构成。在水凝胶制备过程中，先通过高分子聚合物一端的酰氯缩合反应实现烯烃双键修饰，而后将其另一端进行羧基化修饰；然后在缩合试剂1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和具有活化羰基N-羟基琥珀酰亚胺的条件下，将修饰的高分子聚合物接枝到壳聚糖上，进一步地通过壳聚糖与丙烯酸间的缩合反应在壳聚糖上接枝烯烃双键，从而制备得到热-光双敏感水凝胶，其具体制备方法主要包括以下几个步骤：(1)高分子聚合物的烯烃双键修饰取高分子聚合物20～50g溶于50～100mL经过干燥处理的甲苯中，并加入0.11～0.44g三乙胺，而后在500～700转/分钟的搅拌条件下滴加0.100～0.398g丙烯酰氯，30～50℃下恒温反应3～5h；冷却，抽滤去除盐酸三乙胺晶体，滤液采用正己烷进行处理，析出沉淀，经抽滤得烯烃双键修饰的高分子聚合物；(2)高分子聚合物的羧基化在三口烧瓶中，依次加入丁二酸酐0.05～0.20g、4-二甲氨基吡啶0.061～0.244g和1,4-二氧六环15～50mL，磁力搅拌至原料全部溶解后，向反应瓶中滴加入3.16～12.64g步骤(1)中所得烯烃双键修饰的高分子聚合物的1,4-二氧六环溶液，滴加完毕后室温反应12～36h；而后通过旋转蒸发仪除去反应溶剂，而后向反应剩余物中加入正己烷进行沉淀得混合液，混合液进行抽滤并用正己烷洗涤3-4次，即得羧基化高分子聚合物；(3)热-光双敏感水凝胶的制备向反应瓶中依次加入1～6g步骤(2)中制备得到的羧基化高分子聚合物，10～40mL0.1～0.5mol/L的2-吗啉乙磺酸溶液，搅拌使固体溶解，而后加入1g壳聚糖，搅拌至溶解，滴加浓度为20％的盐酸，调节反应体系pH值至3-4；加入0.2～0.8g的1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和0.1～0.4gN-羟基琥珀酰亚胺，并室温搅拌反应12～24h后，向反应体系中加入0.11～0.22g丙烯酸，继续反应12h；而后将反应液移至截留分子量为5000～14000的透析袋中，采用蒸馏水进行透析处理5～6天，并每隔6～8小时换水，而后放入冷冻机冷冻干燥，得白色絮状固体产物；取该白色絮状固体产物0.1～0.4g，将其溶解于5～20g的4～25℃蒸馏水中即可得热-光双敏感水凝胶。所述高分子聚合物为聚乙二醇、泊洛沙姆中的一种，其中聚乙二醇的分子量为1000～2000；泊洛沙姆分子量为7000～13000；所述的壳聚糖分子量为1.5×104～3×104，脱乙酰度取代度≥85％。本专利技术的热-光双敏感水凝，其构成为：热敏部分由壳聚糖和其上接枝的高本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热‑光双敏感水凝胶的制备方法，其特征在于，水凝胶以壳聚糖为主体，高分子聚合物一端通过缩合反应接枝到壳聚糖上，构成热敏部分；高分子聚合物另一端通过与丙烯酰氯的缩合反应而接枝的烯烃双键以及壳聚糖通过与丙烯酸间的缩合反应而接枝的烯烃双键共同构成光敏部分，制备得到热‑光双敏感水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种热-光双敏感水凝胶的制备方法，其特征在于，水凝胶以壳聚糖为主体，高分子聚合物一端通过缩合反应接枝到壳聚糖上，构成热敏部分；高分子聚合物另一端通过与丙烯酰氯的缩合反应而接枝的烯烃双键以及壳聚糖通过与丙烯酸间的缩合反应而接枝的烯烃双键共同构成光敏部分，制备得到热-光双敏感水凝胶。2.根据权利要求1所述的热-光双敏感水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:(1)高分子聚合物的烯烃双键修饰取高分子聚合物20～50g溶于50～100mL经过干燥处理的甲苯中，并加入0.11～0.44g三乙胺，在500～700转/分钟的搅拌条件下滴加0.100～0.398g丙烯酰氯，30～50℃下恒温反应3～5h；冷却，抽滤去除盐酸三乙胺晶体，滤液采用正己烷进行处理，析出沉淀，经抽滤得烯烃双键修饰的高分子聚合物1,4-二氧六环溶液；(2)高分子聚合物的羧基化在反应釜中，依次加入丁二酸酐0.05～0.20g、4-二甲氨基吡啶0.061～0.244g和1,4-二氧六环15～50mL，磁力搅拌至原料全部溶解后，向反应釜中滴加入3.16～12.64g步骤(1)中所得烯烃双键修饰的高分子聚合物的1,4-二氧六环溶液，滴加完毕后室温反应12～36h；通过旋转蒸发仪除去反应溶剂，向反应剩余物中加入正己烷进行沉淀得混合液，混合液进行抽滤并用正己烷洗涤3-...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宝莲，李建红，费学宁，曹凌云，蒋成凤，
申请(专利权)人：天津城建大学，
类型：发明
国别省市：天津;12