一种多重刺激响应型智能水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术揭示了一种多重刺激响应型智能水凝胶及其制备方法，所述智能水凝胶包括核苷酸、硝酸银和四臂苯基硼酸聚乙二醇，所述智能水凝胶采用核苷酸与四臂苯基硼酸聚乙二醇络合、核苷酸与硝酸银配位制备得到，形成具有双重交联的纳米纤维状网络结构。本发明专利技术的多重刺激响应型智能水凝胶具有潜在的应用前景，并且智能水凝胶的网络结构是通过核苷酸与四臂苯基硼酸聚乙二醇络合、核苷酸与银离子配位的双重交联得到的，材料本身的特性和化学键的动态可逆性质，这为多重外界刺激响应提供了重要前提条件。本发明专利技术的智能水凝胶同时具备有光、pH、机械三重响应，为今后的研究有一定的借鉴意义。

A Multiple Stimulation Response Intelligent Hydrogel and Its Preparation Method

【技术实现步骤摘要】
一种多重刺激响应型智能水凝胶及其制备方法
本专利技术涉及一种多重刺激响应型智能水凝胶及其制备方法，可用于高分子材料

技术介绍
水凝胶是一种具有三维网络结构的亲水性软材料，一般通过共价或非共价交联的方法制备得到。受天然智能材料的启发，科学家设计出一系列能够对外界刺激作出显著响应的智能水凝胶，比如pH值、离子强度、葡萄糖浓度、酶活性、光，因此，像这类的智能材料在多种应用中，尤其是在医学和组织工程中已经展现出极大的潜力。然而，目前报道的大多数响应型水凝胶仅对一种或两种刺激作出响应，尤其是具有多重响应的智能水凝胶更是少之又少，这主要是因为材料本身固有的多重敏感性有限导致的。与单重响应体系相比，双重或多重响应性水凝胶能够对两个或更多个环境刺激作出变化，因此，为了满足严格和多样化的需求，开发用于制备具有多响应性质的功能性水凝胶的新材料或新策略是当务之急。在碱性环境中，邻二醇与硼酸反应形成硼酸酯络合物，其稳定性与体系中的pH值密切相关，利用该特征能够用来检测动物体内糖的含量。有相关文献指出，当溶液中的pH值高于邻二醇的pKa时，邻二醇与硼酸发生络合并且被认为是由二醇电离引发的。Messersmith等人通过枝状邻苯二酚衍生物PEG与1，3苯硼酸制备得到苯硼酸-邻苯二酚交联的水凝胶，该水凝胶对pH值具有明显的依赖性。然而这些材料也存在一些缺陷，比如形成凝胶时间长和难以调节前体溶液的比例，最常使用的邻二醇构建含硼酸酯键的水凝胶是糖类衍生物。超分子自组装在自然界普遍存在并且像蛋白质、DNA、氨基酸、核苷酸之类的很多生物分子能够用来构建水凝胶，作为软材料的一部分。在众多的超分子水凝胶中的，尤其是通过金属配位作用形成的软材料特别令人感兴趣。然而，关于小分子自组装合成的超分子水凝胶的报道却很少。腺嘌呤作为一种嘌呤核碱基，是超分子化学中的重要配体，腺嘌呤及其衍生物通过金属配位作用或与有机分子间形成氢键能够得到多种络合物。在金属离子的存在下，能够与之形成金属-有机框架和纳米颗粒，这是因为碱基有含氮的杂环，杂环上有许多金属结合位点。最近Liu等人通过核苷酸与银离子的配位成功合成了自愈合水凝胶，因此，制备多重刺激响应型智能水凝胶具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提出一种多重刺激响应型智能水凝胶及其制备方法。本专利技术的目的将通过以下技术方案得以实现：一种多重刺激响应型智能水凝胶，智能水凝胶包括核苷酸AMP、硝酸银AgNO3和四臂苯基硼酸聚乙二醇4-arm-PEG-PBA，各组分结构式如下：所述智能水凝胶采用核苷酸与四臂苯基硼酸聚乙二醇络合、核苷酸与硝酸银配位制备得到，形成具有双重交联的纳米纤维状网络结构。优先地，所述智能水凝胶具有荧光性，其光、pH、机械响应通过荧光分光光度计进行表征，激发波长为385nm，狭缝宽度为5nm。优先地，所述智能水凝胶具有光响应性，用365nm发射波长的紫外灯对所合成的智能水凝胶进行照射，光照时间为4h，光照时间不同，其荧光强度也就不同。优先地，所述智能水凝胶具有pH值响应性，pH值不同，其荧光强度也就不同，体系中的pH值通过HNO3调节，HNO3浓度为0.1M。优先地，所述智能水凝胶具有机械响应性，在机械振动或超声条件下，其荧光强度有所差别。超声时间1h，每隔20min测量智能水凝胶的荧光强度，超声清洗仪的频率为100kHz，机械振动时间为20min。本专利技术还揭示了一种多重刺激响应型智能水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：S1：往反应瓶中加入0.48mL超纯水，随后将19mg核苷酸、120mg四臂苯基硼酸聚乙二醇溶于超纯水中得到反应液；S2：将S1步骤中的反应液在室温下反应12h后得到反应液；S3：往S2步骤中的反应液加入20μL的AgNO3溶液后得到反应液；S4：将S3步骤中的反应液在室温下反应48h，得到智能水凝胶。优先地，在所述S1步骤中四臂苯基硼酸聚乙二醇的分子量为10k，超纯水的pH值为9.0，超纯水的pH值通过NaOH溶液和稀HNO3调节；所述S3步骤中AgNO3浓度为2.4M。本专利技术采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：本专利技术的多重刺激响应型智能水凝胶具有潜在的应用前景，并且智能水凝胶的网络结构是通过核苷酸与四臂苯基硼酸聚乙二醇络合、核苷酸与银离子配位的双重交联得到的，材料本身的特性和化学键的动态可逆性质，这为多重外界刺激响应提供了重要前提条件。本专利技术的智能水凝胶同时具备有光、pH、机械三重响应，为今后的研究有一定的借鉴意义。附图说明图1为本专利技术多重刺激响应型智能水凝胶的结构示意图。图2为本专利技术实施例中合成的智能水凝胶的SEM数据测试图。图3为本专利技术实施例中合成的智能水凝胶各组分的荧光光谱图。图4为本专利技术实施例中水凝胶在形成过程中荧光强度随反应时间的变化。图5为本专利技术实施例中合成的智能水凝胶荧光强度随光照时间的变化。图6为本专利技术实施例中合成的智能水凝胶荧光强度随pH值的变化。图7为本专利技术实施例中合成的智能水凝胶的机械响应数据测试图。具体实施方式本专利技术的目的、优点和特点，将通过下面优选实施例的非限制性说明进行图示和解释。这些实施例仅是应用本专利技术技术方案的典型范例，凡采取等同替换或者等效变换而形成的技术方案，均落在本专利技术要求保护的范围之内。本专利技术揭示了一种多重刺激响应型智能水凝胶，智能水凝胶包括核苷酸AMP、硝酸银AgNO3和四臂苯基硼酸聚乙二醇4-arm-PEG-PBA，各组分结构式如下：所述智能水凝胶由核苷酸、硝酸银、四臂苯基硼酸聚乙二醇组成，在碱性环境中，通过配位和络合的方式制备得到，形成具有双重交联的纳米纤维状网络结构。所述智能水凝胶具有荧光性，其光、pH、机械响应通过荧光分光光度计进行表征，激发波长为385nm，狭缝宽度为5nm。所述智能水凝胶具有光响应性，用365nm发射波长的紫外灯对所合成的智能水凝胶进行照射，光照时间为4h，光照时间不同，其荧光强度也就不同。所述智能水凝胶具有pH值响应性，pH值不同，其荧光强度也就不同，体系中的pH值通过HNO3调节，HNO3浓度为0.1M。所述智能水凝胶具有机械响应性，在机械振动或超声条件下，其荧光强度有所差别。超声时间1h，每隔20min测量智能水凝胶的荧光强度，超声清洗仪的频率为100kHz，机械振动时间为20min。本专利技术还揭示了一种多重刺激响应型智能水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：S1：往反应瓶中加入0.48mL超纯水，随后将19mg核苷酸、120mg四臂苯基硼酸聚乙二醇溶于超纯水中得到反应液；S2：将S1步骤中的反应液在室温下反应12h后得到反应液；S3：往S2步骤中的反应液加入20μL的AgNO3溶液后得到反应液；S4：将S3步骤中的反应液在室温下反应48h，得到智能水凝胶。在所述S1步骤中四臂苯基硼酸聚乙二醇的分子量为10k，超纯水的pH值为9.0，超纯水的pH值通过NaOH溶液和稀HNO3调节；所述S3步骤中AgNO3浓度为2.4M。本专利技术基于材料本身的特性和化学键的动态可逆性，实现智能水凝胶具有光、pH值、机械响应行为，四臂苯基硼酸聚乙二醇在制备智能水凝胶之前完成。所述四臂苯基硼酸聚乙二醇的合成采用四臂氨基聚乙二醇(4-arm-PEG-NH2)与3-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多重刺激响应型智能水凝胶，其特征在于：智能水凝胶包括核苷酸AMP、硝酸银AgNO3和四臂苯基硼酸聚乙二醇4‑arm‑PEG‑PBA，各组分结构式如下：

【技术特征摘要】
1.一种多重刺激响应型智能水凝胶，其特征在于：智能水凝胶包括核苷酸AMP、硝酸银AgNO3和四臂苯基硼酸聚乙二醇4-arm-PEG-PBA，各组分结构式如下：所述智能水凝胶采用核苷酸与四臂苯基硼酸聚乙二醇络合、核苷酸与硝酸银配位制备得到，形成具有双重交联的纳米纤维状网络结构。2.根据权利要求1所述的一种多重刺激响应型智能水凝胶，其特征在于：所述智能水凝胶具有荧光性，其光、pH、机械响应通过荧光分光光度计进行表征，激发波长为385nm，狭缝宽度为5nm。3.根据权利要求1所述的一种多重刺激响应型智能水凝胶，其特征在于：所述智能水凝胶具有光响应性，用365nm发射波长的紫外灯对所合成的智能水凝胶进行照射，光照时间为4h，光照时间不同，其荧光强度也就不同。4.根据权利要求1所述的一种多重刺激响应型智能水凝胶，其特征在于：所述智能水凝胶具有pH值响应性，pH值不同，其荧光强度也就不同，体系中的pH值通过HNO3调节，HNO3浓度为0.1M。5.根据权利要求1所述的一种多重刺激响应型智能水...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪联辉，王小栋，杨文静，王文，
申请(专利权)人：南京邮电大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32