一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用。所述超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法包括：使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂、盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60‑100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却，制得超分子低共熔溶剂凝胶。本发明专利技术制备方法简单绿色、操作方便、反应条件温和，无需繁琐的合成纯化步骤，生产成本低，适用于大规模生产。本发明专利技术制备的超分子低共熔溶剂凝胶，相比水凝胶具有更加优异的热稳定性和极低的蒸汽压；同时该超分子低共熔溶剂凝胶具有良好的触变性、可注射性、离子导电性和使用安全性，在离子皮肤、凝胶电解液和3D生物打印领域具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用
本专利技术属于超分子凝胶
，具体涉及一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
“超分子低共熔溶剂凝胶”是最近才发展起来的一种新兴材料，指的是由低分子量胶凝因子(LMWG)通过可逆的非共价键相互作用在低共熔溶剂(DES)中自组装形成的超分子凝胶。低共熔溶剂是指由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点。低共熔溶剂有着与传统的离子液体相似的物理化学性质，例如，可忽略的蒸气压，较高的热稳定性，良好的离子电导率，较宽的电化学窗口等。不仅如此，低共熔溶剂还具有一些独特的优势，例如成本低，易于获得，无毒且可生物降解等。然而，基于DES的超分子低共熔溶剂凝胶鲜见文献报道。开发结构多样的低分子量凝胶因子，制备功能性超分子低共熔溶剂凝胶，并进一步探索其潜在应用具有重要意义。天然核苷，尤其是鸟苷(G)及其衍生物，可通过形成高度有序的G-四链体结构而形成超分子凝胶(G4凝胶)。迄今为止，基于鸟苷的超分子G4凝胶的制备和应用仅限于水相。而水凝胶对其它功能性成分的溶解能力有限，且在环境条件下容易蒸发而脱水。在严格的无水或低水介质，如低共融溶剂中，开发新型超分子G4凝胶，并将其应用范围由水相拓展到非水相体系，具有重要的理论和现实意义。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法，其包括：使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60-100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却至室温，制得超分子低共熔溶剂凝胶。本专利技术实施例还提供了前述方法制备的超分子低共熔溶剂凝胶，所述超分子低共熔溶剂凝胶于环境温度敞开体系中稳定存在3个月以上，所述超分子低共熔溶剂凝胶的离子电导率为1.36-7.78mS/cm。本专利技术实施例还提供了前述超分子低共熔溶剂凝胶于制备凝胶电解液、凝胶生物墨水、离子皮肤或3D生物打印领域中的用途。与现有技术相比，本专利技术的有益效果在于：(1)本专利技术提供的超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法中，鸟苷和硼酸化合物均为商业来源、价格便宜、反应条件温和，无需繁琐的合成和纯化步骤，适用于大规模生产；(2)鸟苷水凝胶在环境条件下容易蒸发而脱水，本专利技术制备的鸟苷超分子低共熔溶剂凝胶，属于非水相体系，相比水凝胶具有更加优异的热稳定性和极低的蒸汽压，使设备可以在自然环境条件下持续更长时间，无需额外的密封或封装步骤；(3)本专利技术制备的超分子低共熔溶剂凝胶，原料廉价易得、成本低廉、易于制备，且生物相容性好；(4)本专利技术制备的超分子低共熔溶剂凝胶，其凝胶形成的主要驱动力为动态可逆的超分子相互作用，这赋予该低共熔溶剂凝胶优异的触变性和可注射性，可作为凝胶生物墨水，随意书写；同时该超分子低共熔溶剂凝胶具有优异的离子电导性，其离子电导率与相应的DES溶剂的离子电导率相当，可用于凝胶电解液、离子皮肤和3D生物打印，具有很好的应用前景。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例1和实施例3所制备的超分子低共熔溶剂凝胶；图2a-2b分别是本专利技术实施例1和实施例3所制备的超分子低共熔溶剂凝胶的可注射性能测试；图3a-3c分别为本专利技术实施例1所制备的超分子低共熔溶剂凝胶的频率扫描、应变扫描时间扫描的流变学测试曲线；图4a-4c分别为本专利技术实施例3所制备的超分子低共熔溶剂凝胶的频率扫描、应变扫描时间扫描的流变学测试曲线；图5是实施例1、对比例1制备的样品在恒温60℃条件下的DSC曲线图。具体实施方式鉴于现有技术的缺陷，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，下面将对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例的一个方面提供了一种超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法，其包括：使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60-100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却至室温，制得超分子低共熔溶剂凝胶。在一些较为具体的实施方案中，所述低共熔溶剂包括氢键受体和氢键给体，其中，所述氢键受体包括氯化胆碱，且不限于此；所述氢键给体包括丙三醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、山梨醇、乙二醇、尿素中的任意一种，且不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述鸟苷和/或鸟苷衍生物包括鸟苷、异鸟苷、8-溴鸟苷、8-氨基鸟苷中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。进一步的，所述硼酸化合物包括硼酸、苯硼酸、4-氟苯硼酸、1,4-苯二硼酸、2-甲酰基苯硼酸、4-吡啶硼酸、1-萘硼酸、9-菲硼酸、1-芘硼酸中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。进一步的，所述低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液中的阳离子包括K+，且不限于此。进一步的，所述低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液的阴离子包括Cl-、SO42-、NO3-、CO32-、CH3COO-、H2PO4-、HPO42-、PO43-、OH-中的任意一种或两种以上的组合，且不限于此。在一些较为具体的实施方案中，所述鸟苷和/或鸟苷衍生物与硼酸化合物的摩尔比为1:0.5-2。进一步的，所述鸟苷和/或鸟苷衍生物与K+的摩尔比为1:0.5-2。进一步的，所述鸟苷和/或鸟苷衍生物的质量与低共熔溶剂的质量比为1-5:100。本专利技术实施例的另一个方面还提供了前述方法制备的超分子低共熔溶剂凝胶，所述超分子低共熔溶剂凝胶于环境温度敞开体系中稳定存在3个月以上，所述超分子低共熔溶剂凝胶的离子电导率为1.36-7.78mS/cm。本专利技术实施例的另一个方面还提供了前述超分子低共熔溶剂凝胶于凝胶电解液、凝胶生物墨水、离子皮肤或3D生物打印领域中的用途。下面结合若干优选实施例及附图对本专利技术的技术方案做进一步详细说明，本实施例在以专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。下面所用的实施例中所采用的实验材料，如无特殊说明，均可由常规的生化试剂公司购买得到。实施例1准确称取30.0mg本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法，其特征在于包括：/n使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60-100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却至室温，制得超分子低共熔溶剂凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法，其特征在于包括：
使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60-100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却至室温，制得超分子低共熔溶剂凝胶。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂包括氢键受体和氢键给体，其中，所述氢键受体包括氯化胆碱，所述氢键给体包括丙三醇、1,2-丙二醇、1,3-丙二醇、山梨醇、乙二醇、尿素中的任意一种。


3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述鸟苷和/或鸟苷衍生物包括鸟苷、异鸟苷、8-溴鸟苷、8-氨基鸟苷中的任意一种或两种以上的组合。


4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述硼酸化合物包括硼酸、苯硼酸、4-氟苯硼酸、1,4-苯二硼酸、2-甲酰基苯硼酸、4-吡啶硼酸、1-萘硼酸、9-菲硼酸、1-芘硼酸中的任意一种或两种以上的组合。


5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液...

【专利技术属性】
技术研发人员：李晶晶，刘春森，曹晓雨，朱利敏，彭钰，王海，
申请(专利权)人：河南工业大学，郑州轻工业大学，
类型：发明
国别省市：河南;41