水凝胶、水凝胶微通道及其制备方法和应用技术

本发明专利技术涉及一种水凝胶、水凝胶微通道及其制备方法和应用。一种水凝胶，以质量份数计，制备水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～9份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1660份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂及0.04份～0.12份催化剂。经证实，上述水凝胶容易制成水凝胶微通道，且具有良好的伸展性，适用于激光雕刻。

【技术实现步骤摘要】
水凝胶、水凝胶微通道及其制备方法和应用
本专利技术涉及一种水凝胶、水凝胶微通道及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，兼具柔性和弹性的微通道系统因其可伸展和弯曲的性能，在可穿戴设备、组织工程、器官芯片和药物缓释等多个领域都有着重要的应用。其中水凝胶材料因其含水量高，多种化学、生物分子均可渗透以及生物兼容性等独特的优越性能，被广泛应用于组织打印和细胞外基质构建。随着器官芯片研究的快速发展，人们对于柔弹性微通道系统尤其是水凝胶微通道系统的需求量不断增加。目前，常用传统的配备水凝胶微通道的方法有光刻胶法、软刻蚀法、生物打印法等。但这些方法存在制作步骤复杂、对材料要求高、设备要求高等不足。
技术实现思路
基于此，有必要提供一种容易制备成水凝胶微通道的水凝胶。此外，还提供一种水凝胶微通道及其制备方法和应用。一种水凝胶，以质量份数计，原料包括1份的海藻酸钠、7份～9份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1660份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂及0.04份～0.12份催化剂。经证实，上述水凝胶容易制成水凝胶微通道，并且具有良好的伸展性。在其中一个实施例中，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～8.5份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1496份的硫酸钙、0.00075份～0.001875份的光交联剂、0.04份～0.10份的光引发剂及0.04份～0.10份催化剂。在其中一个实施例中，所述海藻酸钠与所述丙烯酸铵的质量之比为1：7.5～9，所述海藻酸钠与所述硫酸钙的质量之比为1：0.1162～0.1660。在其中一个实施例中，所述光引发剂选自过硫酸铵、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦及过硫酸钾中的至少一种。一种水凝胶微通道的制备方法，包括以下步骤：将上述水凝胶半固化，得到第一半固化水凝胶及第二半固化水凝胶；在所述第一半固化水凝胶上激光雕刻出凹槽；及将所述第二半固化水凝胶与所述第一半固化水凝胶贴合，并使所述第二半固化水凝胶遮蔽所述凹槽，得到所述水凝胶微通道。在其中一个实施例中，所述将所述水凝胶前体溶液半固化，得到第一半固化水凝胶及第二半固化水凝胶步骤包括：将部分所述水凝胶前体溶液55℃～65℃加热0.2h～1h，冷却至35℃～55℃，得到第一半固化水凝胶；及将另一部分所述水凝胶前体溶液55℃～65℃加热0.2h～1h，冷却至35℃～55℃，得到第二半固化水凝胶。在其中一个实施例中，所述激光雕刻的功率为4.5W～18W、雕刻速度为4mm/s～100mm/s。在其中一个实施例中，所述将第二半固化水凝胶与所述第一半固化水凝胶贴合，并使所述第二半固化水凝胶遮蔽所述凹槽的步骤包括：将所述第二半固化水凝胶与具有凹槽的所述第一半固化水凝胶叠合，并使所述第二半固化水凝胶遮蔽所述凹槽，得到水凝胶叠合体；将所述水凝胶叠合体50℃～60℃加热1h～2h；及将所述水凝胶叠合体紫外照射1h～2h。一种水凝胶微通道，由上述水凝胶微通道的制备方法制备而成。上述水凝胶微通道在制备器官芯片或制备穿戴设备或制备缓释药物中的应用。具体实施方式为了便于理解本专利技术，下面对本专利技术进行更全面的描述。本专利技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本专利技术公开内容更加透彻全面。除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本专利技术的
的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本专利技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本专利技术。一实施方式的水凝胶，以质量份数计，制备水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～9份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1660份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂及0.04份～0.12份催化剂。在其中一个实施例中，制备水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～8.5份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1496份的硫酸钙、0.00075份～0.001875份的光交联剂、0.04份～0.10份的光引发剂及0.04份～0.10份催化剂。在其中一个实施例中，制备水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7.5份～9份的丙烯酸铵、0.1162份～0.1660份的硫酸钙、0.001125份～0.00225份的光交联剂、0.06份～0.12份的光引发剂及0.06份～0.12份催化剂。在其中一个实施例中，海藻酸钠与丙烯酸铵的质量之比为1：7.5～9，海藻酸钠与硫酸钙的质量之比为1：0.1162～0.1660。进一步地，海藻酸钠与丙烯酸铵的质量之比为1：7.5～8.5，海藻酸钠与硫酸钙的质量之比为1：0.1162～0.1494。进一步地，光引发剂选自过硫酸铵、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦及过硫酸钾中的至少一种。优选地，光引发剂选自过硫酸铵、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮及二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的至少一种。进一步优选地，光引发剂为过硫酸铵或2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮。进一步地，光交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷、三羟基聚氧化丙烯醚及戊二醛中的至少一种。优选地，光交联剂选自N,N'-亚甲基双丙烯酰胺、三羟甲基丙烷及三羟基聚氧化丙烯醚中的至少一种。进一步优选地，光交联剂为N,N'-亚甲基双丙烯酰胺或三羟甲基丙烷。进一步地，催化剂选自四甲基乙二胺、三氯化铁(III)六水合物、溴化铁及4-二甲氨基吡啶中的至少一种。优选地，催化剂选自四甲基乙二胺、三氯化铁(III)六水合物及溴化铁中的至少一种。进一步优选地，催化剂为四甲基乙二胺或三氯化铁(III)六水合物。经证实，上述水凝胶的原料配比合理，具有良好的伸展性，适用于激光雕刻制备水凝胶微通道。一种水凝胶微通道的制备方法，包括步骤S110～S170。S110、将水凝胶的原料与水按照质量比1：3.3～5.2混合，加热0.2h～1h，得到水凝胶。在其中一个实施例中，将水凝胶的原料混合，形成预混物。将预混物与水按照质量比1：3.3～5.2混合，加热0.2h～1h，得到水凝胶。进一步地，预混物与水的质量比1：4～4.5，加热时间为0.2h～0.25h。先将原料混合形成预混物再与水混合，更有利于原料的各组分与水混合均匀。在其中一个实施例中，采用搅拌混合，混合时间1h～2h。在其中一个实施例中，在加热0.2h～1h之后，还包括冷却。根据冷却的时间，可使得水凝胶呈现固态或者半固态。冷却成固态的水凝胶便于运输保存。当然，在一些实施例中，也可以直接将水凝胶的原料与水混合，只要将原料与水混合均匀即可。S130、将水凝胶半固化，得到第一半固化水凝胶及第二半固化水凝胶。具体地，半固化是指水凝胶的交联程度达到完全固化的交联程度的45％～55％。在其中一个实施例中，水凝胶为固态，此时，将水凝胶55℃～65℃加热0.2h～1h，然后分装、冷却至35℃～55℃，得到第一半固化水凝胶及第二半固化水凝胶。第一半固化水凝胶的50％水凝胶前体溶液已经呈凝固状态，第二半固化水凝胶的5本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水凝胶，其特征在于，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～9份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1660份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂及0.04份～0.12份催化剂。

【技术特征摘要】
1.一种水凝胶，其特征在于，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～9份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1660份的硫酸钙、0.00075份～0.00225份的光交联剂、0.04份～0.12份的光引发剂及0.04份～0.12份催化剂。2.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，以质量份数计，制备所述水凝胶的原料包括1份的海藻酸钠、7份～8.5份的丙烯酸铵、0.0996份～0.1496份的硫酸钙、0.00075份～0.001875份的光交联剂、0.04份～0.10份的光引发剂及0.04份～0.10份催化剂。3.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述海藻酸钠与所述丙烯酸铵的质量之比为1：7.5～9，所述海藻酸钠与所述硫酸钙的质量之比为1：0.1162～0.1660。4.根据权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述光引发剂选自过硫酸铵、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、二苯基(2，4，6-三甲基苯甲酰基)氧化膦及过硫酸钾中的至少一种。5.一种水凝胶微通道的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将权利要求1～4任一项所述的水凝胶半固化，得到第一半固化水凝胶及第二半固化水凝胶；在所述第一半固化水凝胶上激光雕刻出凹槽；及将所述第二半固化水凝胶与所述第一半固...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘雅铭，瞿刚，魏珊珊，孔湉湉，刘洲，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东,44