一种反复相变的凝胶材料制造技术

本发明专利技术提供了一种反复相变的凝胶材料，涉及水凝胶领域，其包括生物材料以及用以将反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内的特定离子/分子对。该凝胶材料在‑10～10℃下，呈现出自由流体状态，在20～50℃下，呈凝胶态。随着温度改变，凝胶材料可以在自由流体状态和凝胶态之间多次可逆相变。其通过特定离子/分子对对反复相变的凝胶材料的pH范围进行精确控制，使该反复相变的凝胶材料在凝胶状态下具备足够的力学强度。并且能在相变过程能更好地保持其pH范围的稳定，从而实现该相变过程的连续、可逆、快速、稳定。

A gel material with repeated phase change

【技术实现步骤摘要】
一种反复相变的凝胶材料
本专利技术涉及水凝胶领域，具体而言，涉及一种反复相变的凝胶材料。
技术介绍
温敏水凝胶材料是一类对温度变化敏感的智能材料，可以随着使用条件或使用部位的温度变化发生相转变由水溶液形成非化学交联的水凝胶，其形成往往是温度改变后氢键或疏水作用随之变化而引起的，最终导致水溶液的物理状态发生改变，即环境温度低于最低临界相变温度(LowerCriticalSolutionTemperature,LCST)时呈液体状态，高于LCST时呈半固体水凝胶状态。原位注射进入人体后该材料可填充组织间隙，在体内迅速发生相变，在注射部位形成半固体状态水凝胶。将该材料负载药物(或活性分子)时，可以实现局部给药并延长药物在注射部位的滞留时间，达到控制释放的目的，以提高药物功效。现有技术中，温敏水凝胶材料存在胶凝温度可控性差、机械强度低、形成的水凝胶溶蚀快、水凝胶状态稳定时间短、体内不能生物降解等问题，使温敏水凝胶材料的应用受到了一定的限制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种反复相变的凝胶材料，该反复相变的凝胶材料的稳定性高，在低温下呈自由流体状态，在高温下为具有一定力学强度的凝胶态，并且，随着温度的变化，其能够快速相变，在自由流体状态和凝胶态之间多次可逆相变，具有较高的应用价值。本专利技术的实施例是这样实现的：一种反复相变的凝胶材料，其包括：生物材料以及用以将反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内的特定离子/分子对；其中，A为生物材料中分子呈电中性时对应的pH值；凝胶材料在-10～10℃下，呈现出自由流体状态，在20～50℃下，呈凝胶态；随着温度改变，该凝胶材料可以在自由流体状态和凝胶态之间多次可逆相变。本专利技术实施例的有益效果是：本专利技术提供了一种反复相变的凝胶材料，其包括生物材料以及用以将反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内的特定离子/分子对。本专利技术通过特定离子/分子对对上述反复相变的凝胶材料的pH范围进行精确控制，使该反复相变的凝胶材料在凝胶状态下具备足够的力学强度。并且在可逆相变的过程中能更好地保持其pH范围的稳定，从而实现该凝胶材料相变过程的连续、可逆、快速、稳定。该凝胶材料在-10～10℃下，呈现出自由流体状态，在20～50℃下，呈凝胶态。随着温度改变，凝胶材料可以在自由流体状态和凝胶态之间多次可逆相变。附图说明图1为本专利技术实施例1所提供的反复相变的凝胶材料在空气环境中可逆相变过程；图2为本专利技术实施例1所提供的反复相变的凝胶材料在水环境中的可逆相变过程。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的一种反复相变的凝胶材料进行具体说明。本专利技术实施例提供了一种反复相变的凝胶材料，其包括：生物材料以及用以将所述反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内的特定离子/分子对；其中，A为所述生物材料中分子呈电中性时对应的pH值；该凝胶材料在-10～10℃下，呈现出自由流体状态，当该凝胶材料在大于10℃的情况下，可以稳定地从自由流体状态相变成水凝胶状态；当该凝胶材料在37℃的情况下，5min内可以从自由流体状态相变成水凝胶状态，甚至可以在1min内、30s内从自由流体状态相变成水凝胶状态。而将变成水凝胶状态的该凝胶材料重新放到低于10℃的情况下，其又可以连续、快速、稳定地从水凝胶状态相变成自由流体状态；当水凝胶状态的该凝胶材料在0℃的情况下，5min内可以从水凝胶状态相变成自由流体状态，甚至可以在1min内、30s内从水凝胶状态相变成自由流体状态。以上相变过程，包括从自由流体状态相变成水凝胶状态的过程，以及从水凝胶状态相变成自由流体状态的过程，均是快速可逆的。也即是说，通过改变温度，可以选择性地控制该凝胶材料以自由流体状态或水凝胶状态呈现。大部分的生物材料在相变形成凝胶的过程中，伴随着其pH值的变化，使生物材料的分子偏离电中性。偏离电中性后的生物材料，其在溶液中的溶解度显著增加，造成其凝胶速度变慢，甚至难以继续形成凝胶，即使形成凝胶，也存在着凝胶稳定性差，强度不足的问题。另一方面，大部分的生物材料形成水凝胶结构后，由于分子间的强相互作用力(如化学键)或弱相互作用力(如氢键)，无法实现从水凝胶状态到自由流体状态的相变过程。即使可以发生该相变过程，由于水凝胶结构中的酸碱体系、离子体系等已发生显著变化，从而降低整个材料体系在相变过程中的稳定性，导致相变过程很难发生或局部发生，相变的时间也会相对漫长，非常不利于实际应用的需求。本专利技术实施例通过向生物材料溶液中添加用以稳定pH值的特定离子/分子对，使反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内，从而保证了生物材料凝胶过程的连续、快速、可逆、稳定。同时，使形成的反复相变的凝胶材料具备足够的力学强度。值得注意的是，这里提到的稳定性，既包括该凝胶材料能够在低温下，长时间保持自由流体状态，在高温下，长时间保持稳定的凝胶态，也包括该凝胶材料在凝胶态下具备足够的力学强度，在外力作用下，能够保持其形态和性状的稳定。还包括该凝胶材料可逆相变的稳定性，即经过多次反复相变后，仍能保持快速相变的性能。其中，特定离子/分子对包括Tris-H+、Tris-盐酸赖氨酸、Tris-盐酸赖氨酸-乙二胺四醋酸根离子、乌洛托品-NH4+、巴比妥钠-H+、巴比妥-巴比妥钠、巴比妥-Na+-Cl-、甲酸-OH-、甲酸根离子-H+、邻苯二甲酸根离子-OH-、邻苯二甲酸氢离子-OH-、枸橼酸根离子-OH-、枸橼酸根离子-HPO42-、枸橼酸根离子-H2PO4-、NH4+-NH3、硼砂-Ca2+、硼砂-CO32-、硼砂-HCO3-、硼砂-PO43-、硼砂-HPO42-、硼砂-H2PO4-、硼砂-Ac-、硼砂-Cl-、硼砂-SO42-、硼砂-HSO4-、Ac--H+-NH4+、HAc-Ac-、HAc-Ac--Cu2+、HAc-Ac--NH4+、PO43--H+-三乙胺、HPO42--H+-三乙胺、H2PO4--H+-三乙胺、PO43--HPO42-、PO43--H2PO4-、HPO42--H2PO4-、HPO42--NH4+、H2PO4--HCO3-、H2PO4--CO32-、Tris-HAc、Tris-甲酸、Tris-邻苯二甲酸氢离子、Tris-H2PO4-、Tris-NH4+、HPO42--柠檬酸、HCO3--柠檬酸、CO32--柠檬酸、H2PO4--柠檬酸、PO43--柠檬酸、Ac--柠檬酸中的至少一种。也即是说，在实际使用过程中，pH值稳定剂中的特定离子/分子对可以是上述离子/分子对中的任一种，也可以是上述离子/分子对中的多种组成的混合体系。大多数情况下，通常采用上述离子/分子对中的多种组成的混合体系，能够获得更好的稳定效果。进一步地，特定离子/分子对在所述反复相变的凝胶材料中的浓度为0.05～10M；优选地，特定离子/分子对在所述反复相变的凝胶材料中的浓度为0.1～8M；优选地，特定离子/分子对在所述反复相变的凝胶材料中的浓度为1～5M。值得注意的是，上述浓度范围针对本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种反复相变的凝胶材料，其特征在于，其包括：生物材料以及用以将所述反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内的特定离子/分子对；其中，A为所述生物材料中分子呈电中性时对应的pH值；所述凝胶材料在‑10～10℃下，呈现出自由流体状态，在20～50℃下，呈凝胶态；随着温度改变，所述凝胶材料可以在所述自由流体状态和所述凝胶态之间多次可逆相变。

【技术特征摘要】
1.一种反复相变的凝胶材料，其特征在于，其包括：生物材料以及用以将所述反复相变的凝胶材料的pH值稳定在A±1的范围内的特定离子/分子对；其中，A为所述生物材料中分子呈电中性时对应的pH值；所述凝胶材料在-10～10℃下，呈现出自由流体状态，在20～50℃下，呈凝胶态；随着温度改变，所述凝胶材料可以在所述自由流体状态和所述凝胶态之间多次可逆相变。2.根据权利要求1所述的反复相变的凝胶材料，其特征在于，所述特定离子/分子对包括Tris-H+、Tris-盐酸赖氨酸、Tris-盐酸赖氨酸-乙二胺四醋酸根离子、乌洛托品-NH4+、巴比妥钠-H+、巴比妥-巴比妥钠、巴比妥-Na+-Cl-、甲酸-OH-、甲酸根离子-H+、邻苯二甲酸根离子-OH-、邻苯二甲酸氢离子-OH-、枸橼酸根离子-OH-、枸橼酸根离子-HPO42-、枸橼酸根离子-H2PO4-、NH4+-NH3、硼砂-Ca2+、硼砂-CO32-、硼砂-HCO3-、硼砂-PO43-、硼砂-HPO42-、硼砂-H2PO4-、硼砂-Ac-、硼砂-Cl-、硼砂-SO42-、硼砂-HSO4-、Ac--H+-NH4+、HAc-Ac-、HAc-Ac--Cu2+、HAc-Ac--NH4+、PO43--H+-三乙胺、HPO42--H+-三乙胺、H2PO4--H+-三乙胺、PO43--HPO42-、PO43--H2PO4-、HPO42--H2PO4-、HPO42--NH4+、H2PO4--HCO3-、H2PO4--CO32-、Tris-HAc、Tris-甲酸、Tris-邻苯二甲酸氢离子、Tris-H2PO4-、Tris-NH4+、HPO42--柠檬酸、HCO3--柠檬酸、CO32--柠檬酸、H2PO4--柠檬酸、PO43--柠檬酸、Ac--柠檬酸中的至少一种。3.根据权利要求2所述的反复相变的凝胶材料，其特征在于，所述特定离子/分子对在所述反复相变的凝胶材料中的浓度为0.05～10M；优选地，所述特定离子/分子对在所述反复相变的凝胶材料中的浓度为0.1～8M；优选地，所述特定离子/分子对在所述反复相变的凝胶材料中的浓度为1～5M。4.根据权利要求1所述的反复相变的凝胶材料，其特征在于，所述生物材料包括天然生物材料和合成生物材料中的至少一种；优选地，所述天然生物材料包括淀粉类材料、纤维素类材料、海藻酸、海藻酸盐、血清白蛋白、血纤蛋白原、透明质酸、鱼胶、壳聚糖、壳聚糖/甘油磷酸二钠混合物、促凝血酶原激酶、胶原、明胶、鲱精蛋白、角蛋白类和还原角蛋白中的至少一种；优选地，所述合成生物材料...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜明春，邓飞，沈健，
申请(专利权)人：成都昕才医药科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51