【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及高分子材料制备，具体是一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法。
技术介绍
1、大豆分离蛋白(spi)水凝胶因具备spi的优良性质，已被广泛应用于药物递送、组织工程、伤口敷料等领域的研究。据报道，spi被证明可以促进血液凝块并刺激胶原蛋白沉积以促进伤口愈合，这使得基于spi的水凝胶在伤口敷料方面具有很吸引人的应用价值。然而，spi分子自身的半刚性结构决定了由其所制备的水凝胶的机械性能普遍较差。目前所报道spi水凝胶大多采用简单的物理交联、化学交联或者酶促交联来制备，其机械性能普遍较差，难以满足一些应用要求。
2、现有的以天然多糖衍生物氧化葡聚糖为交联剂，获得了力学性能增强的spi水凝胶，该凝胶不仅具有改善的柔韧性和弹性，还具有良好的缓释效果。然而，该凝胶的拉伸断裂应力仅为8kpa左右，且短期内药物累积释放率较低，难以维持伤口中的药物浓度需求。因此，提高spi基水凝胶的机械性能和药物缓释性能尤其重要，同时作为敷料，该水凝胶也须具备生物相容性、生物降解性和一定的粘弹性。
技术实现思路
1、本专利技术提供一种能提高spi基水凝胶的机械性能和药物缓释性能，具备生物相容性、生物降解性和一定的粘弹性的双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法。
2、本专利技术所采用的技术方案为：一种双网络水凝胶的制备方法，包括具体的制备方法如下：
3、s1：向20ml水中依次加入0.15g sds、0.85g大豆分离蛋白粉末(spi)和0.85g聚乙烯醇(pva)，
4、s2：待混合溶液冷却至室温后，用0.15wt％naoh溶液调节溶液ph＝8.8，加入一定量的kh560混合均匀；
5、s3：混合均匀后，把溶液灌进带有长方体孔与圆柱体孔的ptfe模具中，静置6-7h获得半固状凝胶；
6、s4：经过4次冷冻-解冻循环后获得双网络水凝胶；不同kh560用量的水凝胶表示为spkx凝胶(其中x代表kh560与spi的质量比)。
7、s5：制备好的双网络水凝胶超声清洗15min，更换干净的去离子水，重复清洗3次，以除去未反应的物质。
8、作为本专利技术进一步的方案：所述s1中的搅拌用磁力搅拌器。
9、一种双网络水凝胶的性能测试方法，所述方法包括水凝胶的结晶度测试、水凝胶的机械性能测试、水凝胶的粘弹性能测试、水凝胶的溶胀行为测试、水凝胶的载药、水凝胶的药物释放、水凝胶的体外生物降解性测试。
10、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的结晶度测试具体为：采用差示扫描量热法(dsc)测量结晶度。微量天平准确称取3mg左右的干凝胶，装在扎孔盖子的铝制绀蜗中，相同类型的空绀蜗作为参比，高纯氮气作为保护气和吹扫气，体积分数0.98，气体流速分别为23和68ml/min。以4℃/min程序从室温升温至180℃，对曲线的吸收峰积分，按照以下公式计算获得物质的熔融烩。
11、fc(dsc)＝δmh/δmh0×100％
12、其中，δmh0为peg6000结晶度为100％时的熔融烩，值为215kj/kg。
13、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的机械性能测试具体为：水凝胶的拉伸和压缩性能测试均在室温条件下通过万能拉伸试验机测试；
14、拉伸测试，水凝胶被裁成哑铃形后以120mm/min的加载速率在拉伸机上进行测试，而拉伸循环加载-卸载测试在形变为100％以同样的速率进行，且相邻循环之间没有时间间隔；
15、压缩测试，使用微机控制的万能材料试验机测试水凝胶的压缩性能，采用500n传感器，加载速度为2mm/min，将凝胶制备成直径10mm、高5mm的圆柱体，充分溶胀。每种凝胶测试5个平行样品，绘制应力-应变曲线。曲线初始部分线性范围内的斜率为凝胶的压缩模量，曲线最高点对应的应力和应变分别是凝胶的断裂强度和断裂压缩率。
16、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的粘弹性能测试具体为：将凝胶制备成直径25mm，高2mm的圆形薄片，用旋转流变仪进行应变扫描，选择合适的线性范围，确定扫描应变；再在剪切模式下进行动态频率扫描，扫描范围为0.1～100rad/s，所有测试均在常温条件下进行。
17、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的溶胀行为测试具体为：将冻干凝胶在40℃下浸入具有不同ph值，具体为ph＝4.2，7.8，9.5的12ml缓冲溶液中，然后在预设的时间点取出溶胀的凝胶，使用吸水纸快速除去表面多余的水分后称重，直至凝胶的质量不再增加为止；凝胶的溶胀率通过以下公式来计算：
18、
19、其中，wt和wd分别为溶胀水凝胶和冻干水凝胶的重量；每个凝胶重复测三次，结果表示为“均值±标准偏差”。
20、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的载药具体为：以bsa为药物模型，研究凝胶对蛋白类药物的负载能力和体外药物释放行为。为了将bsa负载到水凝胶中，将质量约为0.065g的圆盘状干凝胶在5℃下浸入10mlbsa溶液1mg/ml中78h，然后取出水凝胶放在真空干燥箱中于室温下干燥备用。水凝胶中bsa的负载量由以下公式来评估：
21、l＝(c1v1-c2v2)/w0
22、这里的c1和c2分别代表负载前后溶液中bsa的浓度；v1和v2分别为负载前后溶液的体积；w0为负载前干凝胶的重量；bsa的浓度通过紫外可见分光光度计(uv-2450，shimadzu)在278nm处测出的吸光度和标准曲线来确定；凝胶的载药量表示为“平均值±标准偏差”(n＝5)。
23、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的药物释放具体为：将载有bsa的水凝胶浸入20mlph值为7.8的pbs，并置于40℃环境中恒温培养；在预定的时间间隔，取出5ml含有释放药物的pbs用于浓度分析，同时补充5ml新鲜的pbs以保持体积恒定；在pbs中bsa的累积释放率r(％)通过以下公式计算：
24、
25、其中，cn和cn-1分别为第n和第(n-1)次取样后所对应的pbs中的bsa浓度；而mbsa为释放前样品中的载药量。
26、作为本专利技术进一步的方案：所述水凝胶的体外生物降解性测试具体为：在37℃下胰蛋白酶溶液中进行的。将冻干后的圆盘状的凝胶，直径为5mm，厚度约为2mm称重后w0浸入含有1000u/ml胰蛋白酶的pbs中，ph＝7.5，密封后置于40℃恒温箱中培养；降解样品的溶液每3天换一次；在预定时间取出样品，然后用去离子水彻底清洗，冷冻干燥后称重wt；各凝胶降解后的形貌通过sem观察冻干后的样品切面获得；为了对照，把冻干后的凝胶浸泡在不含有胰蛋白酶的pbs中，ph＝7.5，其他操作均与上述过程一样；样品的降解率由以下公式计算得到：
27、
28、每种类型的样品均测试n＝5个样本，结果表示为“平均值±标准偏差”。
29、本专利技术的有益效果：
30、本本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种双网络水凝胶的制备方法，其特征在于：包括具体的制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种双网络水凝胶的制备方法，其特征在于：所述S1中的搅拌用磁力搅拌器。
3.一种如权利要求1或2所述的双网络水凝胶的性能测试方法，其特征在于，所述方法包括水凝胶的结晶度测试、水凝胶的机械性能测试、水凝胶的粘弹性能测试、水凝胶的溶胀行为测试、水凝胶的载药、水凝胶的药物释放、水凝胶的体外生物降解性测试。
4.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的结晶度测试具体为：采用差示扫描量热法DSC测量结晶度；微量天平准确称取3mg左右的干凝胶，装在扎孔盖子的铝制绀蜗中，相同类型的空绀蜗作为参比，高纯氮气作为保护气和吹扫气，体积分数0.98，气体流速分别为23和68mL/min；以4℃/min程序从室温升温至180℃，对曲线的吸收峰积分，按照以下公式计算获得物质的熔融烩；
5.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的机械性能测试具体为：水凝胶的拉伸和压缩性能测试均
6.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的粘弹性能测试具体为：将凝胶制备成直径25mm，高2mm的圆形薄片，用旋转流变仪进行应变扫描，选择合适的线性范围，确定扫描应变；再在剪切模式下进行动态频率扫描，扫描范围为0.1～100rad/s，所有测试均在常温条件下进行。
7.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的溶胀行为测试具体为：将冻干凝胶在40℃下浸入具有不同pH值，具体为pH＝4.2，7.8，9.5的12mL缓冲溶液中，然后在预设的时间点取出溶胀的凝胶，使用吸水纸快速除去表面多余的水分后称重，直至凝胶的质量不再增加为止；凝胶的溶胀率通过以下公式来计算：
8.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的载药具体为：以BSA为药物模型，研究凝胶对蛋白类药物的负载能力和体外药物释放行为；为了将BSA负载到水凝胶中，将质量约为0.065g的圆盘状干凝胶在5℃下浸入10mLBSA溶液1mg/mL中78h，然后取出水凝胶放在真空干燥箱中于室温下干燥备用；水凝胶中BSA的负载量由以下公式来评估：
9.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的药物释放具体为：将载有BSA的水凝胶浸入20mLpH值为7.8的PBS，并置于40℃环境中恒温培养；在预定的时间间隔，取出5mL含有释放药物的PBS用于浓度分析，同时补充5mL新鲜的PBS以保持体积恒定；在PBS中BSA的累积释放率R％通过以下公式计算：
10.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的体外生物降解性测试具体为：在37℃下胰蛋白酶溶液中进行的；将冻干后的圆盘状的凝胶，直径为5mm，厚度约为2mm称重后W0浸入含有1000U/mL胰蛋白酶的PBS中，pH＝7.5，密封后置于40℃恒温箱中培养；降解样品的溶液每3天换一次；在预定时间取出样品，然后用去离子水彻底清洗，冷冻干燥后称重Wt；各凝胶降解后的形貌通过SEM观察冻干后的样品切面获得；为了对照，把冻干后的凝胶浸泡在不含有胰蛋白酶的PBS中，pH＝7.5，其他操作均与上述过程一样；样品的降解率由以下公式计算得到：
...【技术特征摘要】
1.一种双网络水凝胶的制备方法，其特征在于：包括具体的制备方法如下：
2.根据权利要求1所述的一种双网络水凝胶的制备方法，其特征在于：所述s1中的搅拌用磁力搅拌器。
3.一种如权利要求1或2所述的双网络水凝胶的性能测试方法，其特征在于，所述方法包括水凝胶的结晶度测试、水凝胶的机械性能测试、水凝胶的粘弹性能测试、水凝胶的溶胀行为测试、水凝胶的载药、水凝胶的药物释放、水凝胶的体外生物降解性测试。
4.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的结晶度测试具体为：采用差示扫描量热法dsc测量结晶度；微量天平准确称取3mg左右的干凝胶，装在扎孔盖子的铝制绀蜗中，相同类型的空绀蜗作为参比，高纯氮气作为保护气和吹扫气，体积分数0.98，气体流速分别为23和68ml/min；以4℃/min程序从室温升温至180℃，对曲线的吸收峰积分，按照以下公式计算获得物质的熔融烩；
5.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的机械性能测试具体为：水凝胶的拉伸和压缩性能测试均在室温条件下通过万能拉伸试验机测试；
6.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的粘弹性能测试具体为：将凝胶制备成直径25mm，高2mm的圆形薄片，用旋转流变仪进行应变扫描，选择合适的线性范围，确定扫描应变；再在剪切模式下进行动态频率扫描，扫描范围为0.1～100rad/s，所有测试均在常温条件下进行。
7.根据权利要求3所述的一种双网络水凝胶的制备方法及性能测试方法，其特征在于：所述水凝胶的溶胀行为测试具体为：将冻干凝胶在40℃下浸入具有不同ph值，具体...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，顾瑾，刘景圣，钱圣，宋亭喻，兰天彤，卢香凝，王梓明，赵城彬，
申请(专利权)人：吉林农业大学，
类型：发明
国别省市：
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