一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法，制备方法：将表面含多酚类聚合物的纤维集合体加入水凝胶前驱体溶液中后采用紫外光照射至形成水凝胶；水凝胶前驱体溶液包括可光交联聚合物前驱体、光引发剂、交联剂和水，其中，可光交联聚合物前驱体为能够被自由基I和自由基II激活的聚合物，自由基I由多酚类聚合物在所述紫外光照射下产生，自由基II由光引发剂在所述紫外光照射下产生，交联剂用于连接被激活的可光交联聚合物前驱体；复合支架由上述制备方法制得；复合支架在拉伸至断裂时仍不发生分层。本发明专利技术的方法工艺简单，适用范围广，本发明专利技术的产品两相界面间结合强度高，解决了纤维/水凝胶体系中两相容易分层的问题。问题。问题。

【技术实现步骤摘要】
一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法


[0001]本专利技术属于纤维增强水凝胶复合材料
，涉及一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶目前在生物医用领域受到广泛关注。水凝胶具备与天然细胞外基质相似的结构，具有良好的生物相容性、生物降解性等。且其功能性强，通过对材料的选择和药物等的引入，可以用于药物释放、医用敷料、骨修复、软组织再生等各个领域。
[0003]然而，水凝胶的力学性能一直存在问题。使用天然材料构建水凝胶，满足可降解性能，但力学强度不足。使用合成材料构建水凝胶，力学性能强，但不可降解。因此研究人员将纤维加入水凝胶中，为水凝胶提供力学增强。
[0004]专利CN202111437537.0采用抽滤方法将水凝胶嵌入纤维网络中，提高界面结合力；专利CN201610647658.0采用浇铸冷凝复合界面与界面。
[0005]然而，由于纤维与水凝胶间力学存在差异，且纤维与水凝胶属于两种不同的材料，界面间结合力差，容易在整体形变时产生两相分离，导致支架整体失效。

技术实现思路

[0006]为解决上述问题，本专利技术提出了一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法，支架由纤维和水凝胶构成，纤维和水凝胶间的界面强度大，整体形变时不产生相分离，纤维与水凝胶能够同时断裂，而不是先后断裂。
[0007]为达到上述目的，本专利技术采用的技术方案如下：
[0008]一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，将表面含多酚类聚合物的纤维集合体加入水凝胶前驱体溶液中后采用紫外光照射至形成水凝胶；
[0009]水凝胶前驱体溶液包括可光交联聚合物前驱体、光引发剂、交联剂和水，其中，可光交联聚合物前驱体为能够被自由基I和自由基II激活的聚合物，自由基I由多酚类聚合物在所述紫外光照射下产生，自由基II由光引发剂在所述紫外光照射下产生，交联剂用于连接被激活的可光交联聚合物前驱体。
[0010]在紫外光照射下，体系中存在两种自由基，分别记为自由基I和自由基II，自由基I由多酚类聚合物提供(紫外光照射在多酚类聚合物上后，多酚中的芳香环裂解，苯酚氧化，产生α,β
‑
不饱和醛，产生以碳为中心的自由基，随后与分子氧反应产生过氧化物，这些不稳定的中间体可以进行单分子闭环，产生双环烷氧基自由基)，自由基I集中分布在纤维周围，即纤维附近的自由基I浓度高于其它位置的自由基I浓度，自由基II由光引发剂提供，自由基II均匀分散在体系中，即纤维附近的自由基II浓度接近其它位置的自由基II浓度，最终导致纤维周围的自由基浓度高于其它位置，因此可光交联聚合物前驱体集中在纤维周围进行交联反应，使得可光交联聚合物前驱体与纤维之间的物理缠结程度较高，进而提高了纤维与水凝胶(主要由可光交联聚合物前驱体和水构成)之间的界面强度。此外，水凝胶与纤
维之间还存在范德华力(分子之间普遍存在范德华力，本质是电荷间的相互吸引)和氢键(由多酚类聚合物与水凝胶中的羟基、氨基、烷基、羧基、酯基等形成)，也能够提高纤维与水凝胶之间的界面强度。
[0011]作为优选的技术方案：
[0012]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，紫外光照射时，水凝胶前驱体溶液位于有氧环境(有氧环境即为大气环境)中；多酚类聚合物在紫外光和氧气的作用下会产生不饱和醛、酮或苯醌，当水凝胶中含有氨基时，可与水凝胶中的氨基产生迈克尔加成反应和席夫碱反应形成共价键，进一步提高纤维与水凝胶之间的界面强度。
[0013]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，可光交联聚合物前驱体为丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、明胶衍生物、胶原衍生物、海藻酸衍生物、纤维素衍生物、葡聚糖衍生物、透明质酸衍生物、聚乙二醇二丙烯酸酯及其衍生物中的一种以上；
[0014]每1mL水凝胶前驱体溶液中可光交联聚合物前驱体的含量为10～400mg；
[0015]光引发剂为安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、二苯基乙酮、α,α
‑
二甲氧基
‑
α
‑
苯基苯乙酮、α,α
‑
二乙氧基苯乙酮、α
‑
羟烷基苯酮、α
‑
胺烷基苯酮、芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦、二苯甲酮、2,4
‑
二羟基二苯甲酮、米蚩酮、硫代丙氧基硫杂蒽酮和异丙基硫杂蒽酮中的一种以上；
[0016]每1mL水凝胶前驱体溶液中光引发剂的含量为1～20mg；
[0017]交联剂为N,N
‑
亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯化明胶、二甲基二亚胺酯、N,N'
‑
双丙烯酰胱胺、N,N'
‑
二环己基碳二亚胺、N,N'
‑
二异丙基碳二亚胺、1
‑
乙基
‑
(3
‑
二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和N
‑
羟基琥珀酰亚胺中的一种以上；
[0018]每1mL水凝胶前驱体溶液中交联剂的含量为1～20mg。
[0019]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，水凝胶前驱体溶液还包括高分子聚合物，高分子聚合物为可在水中溶胀的聚合物；当水凝胶前驱体溶液中同时含有可光交联聚合物前驱体和高分子聚合物时，最终形成的水凝胶具有双网络结构，稳定性更好，如果水凝胶前驱体溶液中不含有高分子聚合物，最终形成的水凝胶具有单网络结果，稳定性相对较差。
[0020]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，高分子聚合物为明胶及其衍生物、胶原及其衍生物、海藻酸及其衍生物、纤维素及其衍生物、葡聚糖及其衍生物、透明质酸及其衍生物、聚乙烯醇及其衍生物中的一种以上；每1mL水凝胶前驱体溶液中高分子聚合物的含量为5～300mg。
[0021]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，表面含多酚类聚合物的纤维集合体的制备过程为：将纤维集合体浸渍在多酚溶液中在25～40℃下振荡3～48小时。
[0022]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，纤维集合体的构建方式包括但不限于机织、针织、编织、熔喷法、静电纺丝、纺黏法、复合法、湿法纺丝等；纤维集合体的厚度为200～4000微米；多酚溶液为多酚类材料的水溶液，多酚类材料为多巴胺及其衍生物、单宁酸、儿茶酚及其衍生物中的一种以上，每1mL多酚溶液中多酚类材料的含量为0.1～500mg；纤维集合体与多酚材料的浴比为1:10～100。
[0023]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，表面含多酚类聚合物的纤维集合体与水凝胶前驱体溶液的质量比为1:5～20。
[0024]如上所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，紫外光的波长为250～400nm，照射时间为20～90分钟。
[0025]本专利技术还提供一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，其特征在于，将表面含多酚类聚合物的纤维集合体加入水凝胶前驱体溶液中后采用紫外光照射至形成水凝胶；水凝胶前驱体溶液包括可光交联聚合物前驱体、光引发剂、交联剂和水，其中，可光交联聚合物前驱体为能够被自由基I和自由基II激活的聚合物，自由基I由多酚类聚合物在所述紫外光照射下产生，自由基II由光引发剂在所述紫外光照射下产生，交联剂用于连接被激活的可光交联聚合物前驱体。2.根据权利要求1所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，其特征在于，紫外光照射时，水凝胶前驱体溶液位于有氧环境中。3.根据权利要求1所述的一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，其特征在于，可光交联聚合物前驱体为丙烯酰胺及其衍生物、丙烯酸及其衍生物、明胶衍生物、胶原衍生物、海藻酸衍生物、纤维素衍生物、葡聚糖衍生物、透明质酸衍生物、聚乙二醇二丙烯酸酯及其衍生物中的一种以上；每1mL水凝胶前驱体溶液中可光交联聚合物前驱体的含量为10～400mg；光引发剂为安息香、安息香双甲醚、安息香乙醚、安息香异丙醚、安息香丁醚、二苯基乙酮、α,α
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二甲氧基
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α
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苯基苯乙酮、α,α
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二乙氧基苯乙酮、α
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羟烷基苯酮、α
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胺烷基苯酮、芳酰基膦氧化物、双苯甲酰基苯基氧化膦、二苯甲酮、2,4
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二羟基二苯甲酮、米蚩酮、硫代丙氧基硫杂蒽酮和异丙基硫杂蒽酮中的一种以上；每1mL水凝胶前驱体溶液中光引发剂的含量为1～20mg；交联剂为N,N
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亚甲基双丙烯酰胺、甲基丙烯酸酯化明胶、二甲基二亚胺酯、N,N'
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双丙烯酰胱胺、N,N'
‑
二环己基碳二亚胺、N,N'
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二异丙基碳二亚胺...

【专利技术属性】
技术研发人员：李超婧，焦勇杰，杨晓薇，汪孟娇，王富军，王璐，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：