本发明专利技术公开了一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶及其制备方法，包括胶原自组装水凝胶的制备、胶原纳米纤维水凝胶破碎和聚异丙基丙烯酰胺（PNIPAM）的原位合成，引入一种热敏性高分子，与自组装的胶原纳米纤维原位形成半互穿式大分子网络，制备热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶，该水凝胶的收缩‑膨胀行为具有对温度（人体体温附近）的响应性，从而实现药物的可控释放；本发明专利技术制备的胶原水凝胶利用模拟生理条件诱导胶原形成纳米纤维，再利用NIPAM单体的聚合使胶原纳米纤维与PNIPAM形成半互穿凝胶网络，无需额外加入化学交联剂，降低了潜在的细胞毒性。
【技术实现步骤摘要】
一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶及其制备方法
本专利技术属于胶原材料
，具体涉及一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶及其制备方法。
技术介绍
胶原是细胞外基质的主要结构蛋白,是生物体内含量最高的蛋白质,它广泛存在于人体及动物体内。作为一种来源广泛的天然高分子材料，胶原具有许多优异的性能,如与细胞的高亲和力、与血小板产生血凝作用、可促进伤口收敛及表皮细胞的爬行覆盖、可生物降解等。在模拟生理条件下，溶液中的胶原分子可发生体外自组装，形成胶原纳米纤维，胶原纳米纤维网络束缚大量水分子形成胶原纳米纤维水凝胶。这种自组装型的胶原水凝胶在生物医学材料、组织工程等领域具有广泛用途，例如可用作细胞培养支架材料、美容注射填充材料、药物缓释载体等。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶及的制备方法，引入一种热敏性高分子，与自组装的胶原纳米纤维原位形成半互穿式大分子网络，制备热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶，该水凝胶的收缩-膨胀行为具有对温度（人体体温附近）的响应性，从而实现药物的可控释放。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶的制备方法，所述方法包括以下步骤：（1）胶原自组装水凝胶的制备：将胶原海绵溶解于0.005-0.02mol/L的醋酸溶液中，得到浓度为5-15mg/ml的胶原溶液；再将胶原溶液、磷酸盐缓冲液、去离子水和氯化钠在冰浴状态下加入玻璃容器中并混合搅拌至透明澄清得到混合溶液A，然后取5ml混合溶液A置于37℃的水浴中恒温30-90min，待胶原发生自组装完成后得到胶原纳米纤维水凝胶；（2）胶原纳米纤维水凝胶破碎：通过旋涡混合器将胶原纳米纤维水凝胶充分破碎，得到可流动的胶原纳米纤维水凝胶，胶原的纳米纤维结构未受破坏；（3）聚异丙基丙烯酰胺的原位合成：将N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾溶解在200μL的磷酸盐缓冲液中，然后将混合溶液加入步骤（2）得到的可流动的胶原纳米纤维水凝胶中，并通过旋涡混合器混合均匀，再将混合物置于20-26℃水浴中，在氮气氛围下滴加20μLN,N,N',N'-四甲基乙二胺，引发N-异丙基丙烯酰胺单体发生原位聚合，反应5-10min后得到胶原自组装水凝胶，再经浸泡清洗除杂得到一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶。进一步地，步骤（1）和步骤（3）中的磷酸盐缓冲液为0.2mol/L的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液，其pH值为8.0。进一步地，所述混合溶液A中胶原溶液、磷酸盐缓冲液和去离子水的体积比为5:2:3。进一步地，所述混合溶液A中氯化钠浓度为80-100mmol/L。进一步地，步骤（3）N-异丙基丙烯酰胺的质量为0.02-0.1g。进一步地，步骤（3）中N,N-亚甲基双丙烯酰胺与N-异丙基丙烯酰胺质量比为（1-3）：20。进一步地，步骤（3）中过硫酸钾的质量为0.02g。如上述制备方法制得的热敏性胶原纳米纤维水凝胶，其收缩-膨胀行为具有对温度（人体体温附近）的响应性，可实现药物的可控释放。本专利技术的显著优点在于：（1）与现有胶原水凝胶相比，本技术制备的水凝胶具有热敏性，在一定的温度刺激作用下可发生收缩-溶胀可逆相变。特别是在高于PNIPAM的LCST的体温作用（37℃）下，凝胶发生缓慢收缩，使药物缓慢释放，达到缓释的目的。现有的胶原水凝胶对温度敏感性不强，无温度调控特性；而纯PNIPAM水凝胶则在初始阶段发生突释后几乎不再释放药物。（2）本技术制备的胶原水凝胶属于自组装而成的纳米纤维网络水凝胶，具有与体内胶原纤维相似的仿生结构，利于其在生物医学材料领域的应用。其次，利用模拟生理条件诱导胶原形成纳米纤维，再利用NIPAM单体的聚合使胶原纳米纤维与PNIPAM形成半互穿凝胶网络，无需额外加入化学交联剂，降低了潜在的细胞毒性。附图说明图1为纯胶原纳米纤维水凝胶和本专利技术的热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶对比图；图2为纯胶原纳米纤维水凝胶和本专利技术的热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶的网络结构图；图3为本专利技术的本专利技术的热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶（PNIPAM/胶原）、纯PNIPAM水凝胶和纯胶原水凝胶的释放率对比图。具体实施方式为了使本专利技术所述的内容更加便于理解，以下实例将对本专利技术做进一步说明，但并非用以限制本专利技术的范围。实施例1（1）胶原自组装水凝胶的制备：将胶原海绵溶解于0.005mol/L的醋酸溶液中，得到浓度为5mg/ml的胶原溶液；配制0.2mol/L的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液（pH8.0）作为磷酸盐缓冲液；按如下比例配制5ml的胶原浓度为2.5mg/ml的溶液：胶原溶液2.5ml磷酸盐缓冲液1ml去离子水1.5ml氯化钠加至浓度为100mmol/L上述各组分在冰浴状态下依次加入小烧瓶中，搅拌使溶液变得透明澄清。然后置于37℃的水浴中恒温，恒温时间60min。胶原溶液变成胶原纳米纤维水凝胶。（2）胶原纳米纤维水凝胶破碎：将胶原水凝胶用旋涡混合器施加漩涡作用，使其充分破碎，但胶原的纳米纤维结构未受破坏。（3）聚异丙基丙烯酰胺的原位合成：按如下比例配制混合液：NIPAM（N-异丙基丙烯酰胺）0.06gBIS（N,N-亚甲基双丙烯酰胺）BIS/NIPAM质量比=3:20KPS（过硫酸钾）0.02g磷酸盐缓冲液200μLTEMED（N,N,N',N'-四甲基乙二胺）20μL将上述NIPAM、BIS、KPS预先在磷酸盐缓冲液中快速溶解。将混合溶液加入已破碎的胶原纳米纤维凝胶中，用旋涡混合器使二者完全混合，再将混合物置于20℃水浴中，氮气氛围下，滴加TEMED，用旋涡混合器混匀，引发NIPAM单体发生原位聚合。继续在20℃水浴中反应，氮气吹扫保护，数分钟后溶液重新成为透明状的水凝胶，继续反应3h。用去离子水浸泡，期间换液3次，使未形成网络结构的水溶性线性PNIPAM及其它杂质逸出，得到热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶。实施例2（1）胶原自组装水凝胶的制备：胶原海绵溶解于0.02mol/L的醋酸溶液中，浓度为10mg/ml。配制0.2mol/L的磷酸二氢钠-磷酸氢二钠缓冲液（pH8.0）。按如下比例配制5ml的胶原浓度为5mg/ml的溶液：胶原2.5ml磷酸盐缓冲液1ml去离子水1.5ml氯化钠加至浓度为90mmol/L上述各组分在冰浴状态下加入小烧瓶中，搅拌使溶液透明澄清。然后置于37℃的水浴中恒温，恒温时间30min。此时胶原发生自组装，胶原溶液变成胶原纳米纤维水凝胶。（2）胶原纳米纤维水凝胶破碎：将胶原水凝胶用旋涡混合器施加漩涡作用，使凝胶充分破碎，变成可流动的胶原纳米纤维凝胶，胶原的纳米纤维结构未受破坏。（3）聚异丙基丙烯酰胺的原位合成：按如下比例配制混合液：NIPAM（N-异丙基丙烯酰胺）0.02gBIS（N,N-亚甲基双丙烯酰胺）BIS/NIPAM质量比=1:10KPS（过硫酸钾）0.02g磷酸盐缓冲液200μLTEMED（N,N,N',N'-四甲基乙二胺）20μL将上述NIPAM、BIS、KPS预先在磷酸本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）胶原自组装水凝胶的制备：将胶原海绵溶解于0.005‑0.02mol/L的醋酸溶液中，得到浓度为5‑15mg/ml的胶原溶液；再将胶原溶液、磷酸盐缓冲液、去离子水和氯化钠在冰浴状态下加入玻璃容器中并混合搅拌至透明澄清得到混合溶液A，然后取5ml混合溶液A置于37℃的水浴中恒温30‑90min，待胶原发生自组装完成后得到胶原纳米纤维水凝胶；（2）胶原纳米纤维水凝胶破碎：通过旋涡混合器将胶原纳米纤维水凝胶充分破碎，得到可流动的胶原纳米纤维水凝胶；（3）聚异丙基丙烯酰胺的原位合成：将N‑异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾溶解在200μL的磷酸盐缓冲液中，然后将混合溶液加入步骤（2）得到的可流动的胶原纳米纤维水凝胶中，并通过旋涡混合器混合均匀，再将混合物置于20‑26℃水浴中，在氮气氛围下滴加20μL N,N,N',N'‑四甲基乙二胺，引发NIPAM发生原位聚合，反应5‑10min后得到胶原自组装水凝胶，再经浸泡清洗除杂得到热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶。...
【技术特征摘要】
1.一种热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：（1）胶原自组装水凝胶的制备：将胶原海绵溶解于0.005-0.02mol/L的醋酸溶液中，得到浓度为5-15mg/ml的胶原溶液；再将胶原溶液、磷酸盐缓冲液、去离子水和氯化钠在冰浴状态下加入玻璃容器中并混合搅拌至透明澄清得到混合溶液A，然后取5ml混合溶液A置于37℃的水浴中恒温30-90min，待胶原发生自组装完成后得到胶原纳米纤维水凝胶；（2）胶原纳米纤维水凝胶破碎：通过旋涡混合器将胶原纳米纤维水凝胶充分破碎，得到可流动的胶原纳米纤维水凝胶；（3）聚异丙基丙烯酰胺的原位合成：将N-异丙基丙烯酰胺（NIPAM）、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和过硫酸钾溶解在200μL的磷酸盐缓冲液中，然后将混合溶液加入步骤（2）得到的可流动的胶原纳米纤维水凝胶中，并通过旋涡混合器混合均匀，再将混合物置于20-26℃水浴中，在氮气氛围下滴加20μLN,N,N',N'-四甲基乙二胺，引发NIPAM发生原位聚合，反应5-10min后得到胶原自组装水凝胶，再经浸泡清洗除杂得到热敏性胶原纳米纤维/PNIPAM半互穿网络式水凝胶。2.根据权利要求1所述的一种热敏性胶原纳米纤维/PNI...
【专利技术属性】
技术研发人员：张敏，丁翠翠，阳奇利，杨俊晖，吴慧，陈礼辉，黄六莲，曹石林，
申请(专利权)人：福建农林大学，福建工程学院，
类型：发明
国别省市：福建,35
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