一种抗疲劳双亲性有机水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种抗疲劳双亲性有机水凝胶及其制备方法和应用，所述制备方法包括如下步骤：(1)向双键功能化聚羟基脂肪酸酯溶液中加入双巯基聚乙二醇，溶解后，加入聚乙二醇二丙烯酸酯，溶解，得到聚合物溶液；(2)向步骤(1)得到的聚合物溶液中加入石墨炔，而后加入十二烷基硫酸钠，分散，得到分散液；(3)向步骤(2)的分散液中加入2,2‑二羟甲基丙酸和光引发剂，紫外固化，得到所述抗疲劳双亲性有机水凝胶。本发明专利技术的制备方法制备出来的抗疲劳双亲性水凝胶可以解决目前水凝胶存在的吸水溶胀和力学性能差等问题。

【技术实现步骤摘要】
一种抗疲劳双亲性有机水凝胶及其制备方法和应用
本专利技术属于生物材料
，涉及一种抗疲劳双亲性有机水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构材料，它具备生物相容性好、生物可降解性、结构类似于细胞外基质。现已广泛用于生物材料领域，可以作为组织工程支架，用于修复组织器官再生。虽然水凝胶这种材料制备和应用都比较成熟，但是普通水凝胶仍然具备以下几个缺点：①在体液条件下，水凝胶吸水易发生溶胀，导致稳定性下降、易发生破碎；②水凝胶的力学性能差，尤其是易发生疲劳，导致在反复拉伸的过程中，容易出现水凝胶断裂的情况。因此，如何制备出一种具备抗疲劳性能、同时又具有双亲性、可以在水相中不发生溶胀且维持稳定的水凝胶，是需要解决的关键问题之一。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种抗疲劳双亲性有机水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术的制备方法制备出来的抗疲劳双亲性水凝胶可以解决目前水凝胶存在的吸水溶胀和力学性能差等问题。为达到此专利技术目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，本专利技术提供一种抗疲劳双亲性有机水凝胶的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：(1)向双键功能化的聚羟基脂肪酸酯(PHA)溶液中加入双巯基聚乙二醇，溶解后，加入聚乙二醇二丙烯酸酯，溶解后得到聚合物溶液；(2)向步骤(1)得到的聚合物溶液中加入石墨炔，而后加入水相分散剂，分散，得到分散液；(3)向步骤(2)的分散液中加入2,2-二羟甲基丙酸和光引发剂，紫外固化，得到所述抗疲劳双亲性有机水凝胶。本专利技术中以PEGDA(聚乙二醇二丙烯酸酯)水凝胶为主要材料，通过点击化学方式与双键聚羟基脂肪酸酯有机凝胶发生反应，改善其溶胀特性，同时混入石墨炔纳米颗粒，加强其力学性能。该方法制备出来的抗疲劳双亲性水凝胶可以解决目前水凝胶存在的吸水溶胀和力学性能差等问题。优选地，步骤(1)所述聚羟基脂肪酸酯溶液中溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲基亚砜、二氯甲烷或三氯甲烷中的任意一种或至少两种的组合。优选地，步骤(1)所述双键功能化的聚羟基脂肪酸的双键含量为15％～45％，例如15％、18％、20％、23％、25％、28％、30％、33％、35％、40％、43％或45％。优选地，步骤(1)所述双键功能化的聚羟基脂肪酸酯溶液的浓度为3％-10％，例如3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％或10％。优选地，步骤(1)所述双键功能化的聚羟基脂肪酸酯的数均分子量为10000～300000Da，例如10000Da、12000Da、15000Da、20000Da、50000Da、80000Da、100000Da、130000Da、200000Da、250000Da、280000Da或300000Da。优选地，步骤(1)所述双巯基聚乙二醇与双键功能化的聚羟基脂肪酸酯的质量比为1：0.5～3，例如1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.5、1:2.8或1:3。优选地，所述双巯基聚乙二醇的数均分子量为1000～20000Da，例如2000Da、5000Da、8000Da、10000Da、13000Da、15000Da、18000Da或20000Da。优选地，步骤(1)所述聚乙二醇二丙烯酸酯与双键功能化的聚羟基脂肪酸酯的质量比为1:0.5～3，例如1:0.5、1:0.8、1:1、1:1.5、1:1.8、1:2、1:2.5、1:2.8或1:3。优选地，步骤(1)所述聚乙二醇二丙烯酸酯的数均分子量为5000～30000Da，5000Da、8000Da、10000Da、13000Da、15000Da、18000Da、20000Da、23000Da、25000Da、28000Da或30000Da。优选地，步骤(2)中相对于3～5mL的聚合物溶液，石墨炔的加入量为0.3～0.45mg，例如0.3mg、0.35mg、0.4mg、0.45mg等。优选地，步骤(2)中加入的水相分散剂为十二烷基硫酸钠、吐温20或苯扎溴铵中的任意一种或至少两种的组合。优选地，步骤(2)中相对于3～5mL的聚合物溶液，水相分散剂的浓度为1％～5％，例如1％、1.5％、1.8％、2％、2.5％、2.8％、3％、3.5％、4％、4.5％或5％。优选地，步骤(2)所述分散为超声分散。优选地，步骤(2)所述分散为在温度0～10℃(例如0℃、2℃、5℃、8℃或10℃)下以500～1000W(例如500W、700W、800W或1000W)功率分散1～1.5h(例如1h、1.2h、1.4h或1.5h)。在本专利技术中，经过分散使得石墨炔在溶液中均匀分散为纳米颗粒。优选地，步骤(3)在避光条件下进行。优选地，步骤(3)中相对于3～5mL的分散液，2,2-二羟甲基丙酸的加入量为20～30mg，例如20mg、22mg、25mg、28mg或30mg。优选地，步骤(3)所述光引发剂为Irgacure2959。优选地，步骤(3)中相对于3～5mL的分散液，光引发剂的加入量为30～40mg，例如30mg、32mg、35mg、38mg或40mg。优选地，步骤(3)所述紫外固化为利用紫外灯以100～500mW(例如100mW、130mW、150mW、200mW、250mW、280mW、300mW、400mW或500mW)功率照射6-10min(例如6min、7min、8min、9min或10min)。在本专利技术中步骤(3)所述紫外固化之前将向步骤(2)的分散液中加入2,2-二羟甲基丙酸和光引发剂得到的溶液在避光条件下倒入透明玻璃材质的模具中。优选地，在步骤(3)紫外固化后将得到的抗疲劳双亲性有机水凝胶置于氯仿中浸泡1～2h，分别于75％的酒精和去离子水中反复浸泡和冲洗3～5次，直至完全去除其中的有机溶剂，置于去离子水中进行保存。另一方面，本专利技术提供了由如上所述制备方法制备得到的抗疲劳双亲性有机水凝胶。另一方面，本专利技术提供一种组织工程支架，所述组织工程支架包括如上所述的抗疲劳双亲性有机水凝胶。相对于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术的制备方法制备出来的抗疲劳双亲性水凝胶可以解决目前水凝胶存在的吸水溶胀和力学性能差等问题，使其具有很好的抗疲劳性。附图说明图1为实施例1制备得到的抗疲劳双亲性的有机水凝胶的大体外观和微观结构图，其中A图为大体外观示意图，B图为冷冻电镜微观图，C图为冻干后的扫描电镜微观图。图2为实施例4中对实施例1中制备的抗疲劳双亲性有机水凝胶与普通水凝胶测试得到的肿胀度结果图。图3为实施例1中制备的抗疲劳双亲性有机水凝胶与普通水凝胶的水相和有机相接触角测试结果图；图4A为实施例1中制备的抗疲劳双亲性有机水凝胶与普通水凝胶凝胶的弹性模量测试结果图；图4B为实施例1中制备的抗疲劳双亲性有机水凝胶与普通水凝胶凝胶的最大可承受应力测试结果本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种抗疲劳双亲性有机水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：/n(1)向双键功能化的聚羟基脂肪酸酯溶液中加入双巯基聚乙二醇，溶解后，加入聚乙二醇二丙烯酸酯，溶解后得到聚合物溶液；/n(2)向步骤(1)得到的聚合物溶液中加入石墨炔，而后加入水相分散剂，分散，得到分散液；/n(3)向步骤(2)的分散液中加入2,2-二羟甲基丙酸和光引发剂，紫外固化，得到所述抗疲劳双亲性有机水凝胶。/n

【技术特征摘要】
1.一种抗疲劳双亲性有机水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
(1)向双键功能化的聚羟基脂肪酸酯溶液中加入双巯基聚乙二醇，溶解后，加入聚乙二醇二丙烯酸酯，溶解后得到聚合物溶液；
(2)向步骤(1)得到的聚合物溶液中加入石墨炔，而后加入水相分散剂，分散，得到分散液；
(3)向步骤(2)的分散液中加入2,2-二羟甲基丙酸和光引发剂，紫外固化，得到所述抗疲劳双亲性有机水凝胶。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚羟基脂肪酸酯溶液中溶剂为四氢呋喃、甲苯、二甲基亚砜、二氯甲烷或三氯甲烷中的任意一种或至少两种的组合；
优选地，步骤(1)所述双键功能化的聚羟基脂肪酸的双键含量为15％～45％；
优选地，步骤(1)所述双键功能化的聚羟基脂肪酸酯溶液的浓度为3％-10％；
优选地，步骤(1)所述双键功能化的聚羟基脂肪酸酯的数均分子量为10000～300000Da；
优选地，步骤(1)所述双巯基聚乙二醇与双键功能化的聚羟基脂肪酸酯的质量比为1：0.5～3；
优选地，步骤(1)所述双巯基聚乙二醇的数均分子量为1000～20000Da。


3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述聚乙二醇二丙烯酸酯与双键功能化的聚羟基脂肪酸酯的质量比为1:0.5～3。
优选地，步骤(1)所述聚乙二醇二丙烯酸酯的数均分子量为5000～30000Da。


4.根据权利要求1-3中任一项所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中相对于3～5mL的聚合物溶液，石墨炔的...

【专利技术属性】
技术研发人员：巫林平，侯金飞，孙家明，
申请(专利权)人：中国科学院广州生物医药与健康研究院，
类型：发明
国别省市：广东;44