一种温敏可逆水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温敏可逆水凝胶及其制备方法与应用，本发明专利技术公开的温敏可逆水凝胶的原料包括有纤维素类物质和HA

【技术实现步骤摘要】
一种温敏可逆水凝胶及其制备方法与应用


[0001]本专利技术涉及新材料
，尤其是涉及一种温敏可逆水凝胶及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态可以保持大量体积的水而不溶解。因其有软组织的特性，且与细胞外基质类似，因而在生物医学领域受到广泛关注。根据水凝胶能否对外界刺激做出响应，分为传统水凝胶与智能水凝胶。智能水凝胶可以对外界的条件变化作出响应，是水凝胶研究中的一个亮点。生物3D打印是以加工活性材料包括细胞、生长因子、生物材料等为主要内容，以重建人体组织和器官为目标的再生医学工程技术。生物3D打印水凝胶结构，凭借其强大的生物相容性广泛地应用于组织工程和再生医学。现今，水凝胶的制备方法虽多种多样，但多通过原料之间的交联反应制备得到，所采用的交联反应主要包括物理交联和化学交联。其中，通过物理交联制备的水凝胶由于键力较弱，因此水凝胶挤出成型性较差，而化学交联的方法多采用热引发等方式，反应条件较为严苛。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种温敏可逆水凝胶，通过纤维素类物质与HA
‑
MA通过加成反应制备得到，反应条件温和，挤出成型性较好。
[0004]本专利技术还提供了一种上述温敏可逆水凝胶的制备方法。
[0005]本专利技术还提供了一种温度/紫外双重响应性水凝胶。
[0006]本专利技术还提供了一种上述温度/紫外双重响应性水凝胶的制备方法。
[0007]本专利技术还提供了上述温敏可逆水凝胶和上述温度/紫外双重响应性水凝胶的应用。
[0008]本专利技术还提供了一种生物医用制品。
[0009]本专利技术的第一方面，提出了一种温敏可逆水凝胶，包括有如下原料：所述温敏可逆水凝胶的原料包括有纤维素类物质和HA
‑
MA，所述纤维素类物质与所述HA
‑
MA在碱性条件下通过加成反应制备得到所述温敏可逆水凝胶。
[0010]需要说明的是：HA
‑
MA是透明质酸钠和甲基丙烯酸酐(Methacrylic Anhydride,MA)发生酯化反应得到的甲基丙烯化透明质酸(HA
‑
MA)。
[0011]HA
‑
MA的制备如反应式(1)所示：
[0012][0013]根据本专利技术实施例的一种温敏可逆水凝胶，至少具有以下有益效果：
[0014]本专利技术中由纤维素类物质制备得到纤维素溶液，纤维素溶液和HA
‑
MA混合，HA
‑
MA中的乙烯基在碱性条件下可与纤维素发生加成反应形成醚键，具体为纤维素的羟基与HA
‑
MA的双键发生加成反应形成醚键，从而得到温敏可逆水凝胶；本专利技术制备方法简单，整个制备过程无复杂步骤和严苛条件，简易温和；
[0015]本专利技术原材料包括纤维素类物质，制备得到的温敏可逆水凝胶的力学性能较优，且具有优秀流变学性能，具有很好的挤出成型性，可作为3D打印材料；
[0016]本专利技术制备得到的水凝胶可以对外界温度变化作出响应，且温敏特性是可逆的，在特定的温度能让水凝胶从流动的状态转变为凝固的状态，一旦温度再次回到原来的条件，水凝胶可以再次回到流动状态。凝固状态便于打印结构的成型，而再次恢复流动状态则便于后续生物医药的应用，如加速药物释放递送等；
[0017]本专利技术制备得到的水凝胶所使用的材料纤维素和透明质酸都具有良好的生物相容性，在生物医药领域有极好的应用前景。
[0018]在本专利技术的一些实施方式中，所述纤维素类物质包括有麻丝、竹叶或甘蔗渣中的一种或多种。
[0019]通过上述实施方式，麻丝、竹叶和甘蔗渣均富含纤维素，来源广泛易得，成本较低，节能环保。同时，溶解后的纤维素溶液为粘稠溶液，力学性能尤其是刚度相较于其他纤维素水凝胶有了提高，粘稠溶液呈现了优秀流变学性能，使得该水凝胶具有很好的挤出成型性，可作为3D打印材料。
[0020]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述纤维素类物质经过粉碎处理。
[0021]在本专利技术的一些实施方式中，HA
‑
MA是透明质酸钠和甲基丙烯酸酐(Methacrylic Anhydride,MA)发生酯化反应得到的甲基丙烯化透明质酸(HA
‑
MA)。
[0022]在本专利技术的一些实施方式中，所述温敏可逆水凝胶的原料还包括有氢氧化锂尿素水溶液。
[0023]氢氧化锂尿素水溶液为反应体系提供碱性环境，纤维素类物质溶解于氢氧化锂尿素水溶液中，溶解后的纤维素溶液为粘稠溶液，力学性能尤其是刚度相较于其他纤维素水凝胶有了提高，且粘稠溶液呈现了优秀流变学性能，使制备得到的水凝胶具有很好的挤出成型性，可作为3D打印材料；
[0024]纤维素类物质的溶解过程是包合过程，在低温条件下，氢氧化钠水合物通过形成氢键结合到纤维素链上，而尿素水合物则可以在氢氧化钠氢键纤维素的表面自组装形成包合物。
[0025]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述纤维素溶液为粘稠纤维素溶液。
[0026]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述HA
‑
MA与所述氢氧化锂尿素水溶液的质量份数之比为：(0.1
‑
15):(50
‑
127)。
[0027]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述HA
‑
MA与所述氢氧化锂尿素水溶液的质量份数之比为：(0.1
‑
15):127。
[0028]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述HA
‑
MA与所述氢氧化锂尿素水溶液的质量份数之比为：(0.1
‑
15):(50
‑
99.7)。
[0029]在本专利技术的一些实施方式中，所述纤维素类物质与所述HA
‑
MA的质量份数之比为：(0.5
‑
30):(0.1
‑
15)。
[0030]在本专利技术的一些实施方式中，所述温敏可逆水凝胶的原料由纤维素类物质、HA
‑
MA和氢氧化锂尿素水溶液组成。
[0031]通过上述实施方式，温敏可逆水凝胶的原料仅由纤维素类物质、HA
‑
MA和氢氧化锂尿素水溶液组成，氢氧化锂尿素水溶液不仅溶解纤维素类物质，而且提供碱性环境，纤维素类物质和HA
‑
MA在碱性条件下发生加成反应形成醚键，具体为纤维素的羟基与HA
‑
MA的双键发生加成反应形成醚键，从而得到温敏可逆水凝胶，原料成分简单，不需要额外添加其他成分(如交联剂)，降低了成本。
[0032]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述纤维素类物质、所述HA
‑
MA与所述氢氧化锂尿素水溶液的质量份数之比为：(0.5
‑
30):(0.1
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温敏可逆水凝胶，其特征在于，所述温敏可逆水凝胶的原料包括有纤维素类物质和HA
‑
MA，所述纤维素类物质与所述HA
‑
MA在碱性条件下通过加成反应制备得到所述温敏可逆水凝胶。2.根据权利要求1所述的温敏可逆水凝胶，其特征在于，所述纤维素类物质包括有麻丝、竹叶或甘蔗渣中的一种或多种；优选地，所述温敏可逆水凝胶的原料还包括有氢氧化锂尿素水溶液；优选地，所述温敏可逆水凝胶的原料由纤维素类物质、HA
‑
MA和氢氧化锂尿素水溶液组成；优选地，所述纤维素类物质、所述HA
‑
MA与所述氢氧化锂尿素水溶液的质量份数之比为：(0.5
‑
30):(0.1
‑
15):(50
‑
127)；优选地，所述纤维素类物质、所述HA
‑
MA与所述氢氧化锂尿素水溶液的质量份数之比为：(0.5
‑
30):(0.1
‑
15):(50
‑
99.7)。3.一种温度/紫外双重响应性水凝胶，其特征在于，所述温度/紫外双重响应性水凝胶的原料包括如权利要求1或2所述的温敏可逆水凝胶和光引发剂。4.根据权利要求3所述的温度/紫外双重响应性水凝胶，其特征在于，所述纤维素类物质包括有麻丝、竹叶或甘蔗渣中的一种或多种；优选地，所述温度/紫外双重响应性水凝胶的原料还包括有氢氧化锂尿素水溶液；优选地，所述温度/紫外双重响应性水凝胶原料由纤维素类物质、HA
‑
MA、氢氧化锂尿素水溶液和光引发剂组成；优选地，所述纤维素类物质、所述HA
‑
MA、所述氢氧化锂尿素水溶液以及所述光引发剂的质量份数之比为：(0.5
‑
30):(0.1
‑
15):(50
‑
127):(0.1
‑
5)；优选地，所述纤维素类物质、所述HA
‑
MA、所述氢氧化锂尿素水溶液以及所述光引发剂的质量份数之比为：(0.5
‑

【专利技术属性】
技术研发人员：孙伟，弥胜利，梁木娇，董丽娜，郭钟伟，
申请(专利权)人：清华伯克利深圳学院筹备办公室，
类型：发明
国别省市：