一种快速可控的制备水凝胶方法技术

本发明专利技术公开了一种快速且时间可控的制备水凝胶方法，利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引发剂为聚合提供自由基，所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔，在使用过程中可首先将氯化亚铁与聚合单体进行混合均匀，然后向其中加入过氧化氢，在室温下即可产生自由基引发单体进行快速聚合，可在1—2s到5min制备得到水凝胶。本发明专利技术制备方法简便、材料来源广泛，在水相中实现，成胶过程中加入氯化亚铁和双氧水都是微量的，因而该方法在制备可注射水凝胶应用于生物学领域具有明显的应用前景。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及水凝胶领域，更加具体地说，涉及一种快速且时间可控的制备水凝胶方法。
技术介绍
水凝胶是亲水的聚合物网络，它能够吸收大量的水分，但由于聚合物链间的物理交联和化学交联作用而不会溶解于水中，只能溶涨且保持一定的形状。水凝胶具有良好的生物相容性、水渗透性，而且通过人工合成可得到不同微观结构和性能的水凝胶材料，这些性质使水凝胶在生物医学领域获得了广泛的应用。众所周知，除骨、齿、指甲和皮肤外层之夕卜，哺乳动物组织大多是由蛋白质和聚多糖网络组成的含有大量水的凝胶材料，这样就保证器官能够高效地输送离子和分子，同时又保持固态。水凝胶具有优良的理化性质和生物学性质，可控制药物释放，并具有生物粘附、生物相容和可生物降解等特性，目前己用于缓释、脉冲释放、触发式释放等新型给药系统的研制。水凝胶的形成原理分为化学交联水凝胶和物理交联水凝胶两大类。化学交联水凝胶可分为交联剂交联、辐射交联、光引发交联等类型；物理交联可分为温敏水凝胶和分子自组装水凝胶等类型。在化学交联的水凝胶中，分子链间通过共价键或离子键交联形成三维网络结构。通过选择合适的单体与交联剂，在合适的引发剂引发下形成水凝胶。这种方法的关键是选择合适的交联条件，适宜的交联条件能够赋予水凝胶更广泛的应用前景。比如能够在水相中实现、在富氧的条件下完成、交联反应的反应热应比较小、生理可接受的反应温度、聚合速率应满足治疗的要求等。快速形成水凝胶有利于减少水凝胶凝胶的等待时间，减少小分子单体和引发剂的流动扩散。控制水凝胶的凝胶时间以便能够在原位形成水凝胶，有利于水凝胶在人体或者动物体内的应用。快速且时间可控制的水凝胶，能够在动脉栓塞中作为栓塞剂，选择性地注入病变靶区供血动脉，有效阻断血流，以达到预定治疗目，同时也增强药物对肿瘤的杀伤力并降低了药物的系统毒性，相比传统的化疗具有明显优势。同时控制水凝胶的成胶时间也有利于获得可注射水凝胶，应用于组织工程支架材料。
技术实现思路
本专利技术旨在克服现有技术的不足，利用Fenton反应的原理，获得一种快速且时间可控的制备水凝胶方法。本专利技术的目的通过下述技术方案予以实现，利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引发剂为聚合提供自由基，所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔，在使用过程中可首先将氯化亚铁与聚合单体进行混合均匀，然后向其中加入过氧化氢，在室温(20-25摄氏度)下即可产生·自由基引发单体进行快速聚合，可在l_2s到5min制备得到水凝胶。在本专利技术技术方案中，水凝胶基质(即聚合单体)可以选用丙烯酸、丙烯酸酯、N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，既可以是单一单体的聚合，也可以是多种单体的共聚；也可以根据需要选择使用交联剂，如带有两个或者多个双键的水溶性试剂，比如聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)。本专利技术制备方法简便、材料来源广泛，在水相中实现，成胶过程中加入氯化亚铁和双氧水的量都是微量的，同时通过调节氯化亚铁和双氧水的量即能够调节水凝胶成胶速度。因而该方法在制备可注射水凝胶应用于生物学领域具有明显的应用前景。附图说明图I水凝胶形成机理示意2水凝胶外观图 图3水凝胶的吸水率图4水凝胶的力学性能具体实施例方式下面结合具体实施例进一步说明本专利技术的技术方案，以下结合实例进一步说明本专利技术，但这些实例并不用来限制本专利技术。以N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA) /N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)共聚为例，具体步骤如下(I)配制N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)/N，N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)水溶液。将HEAA溶解于蒸馏水中配制成8-20% (V/V，即HEAA与蒸馏水的体积比)的溶液，待HEAA全部溶解后，加入MBAA (MBAA质量为HEAA质量的10%)，搅拌混匀且使MBAA完全溶解。(2)配制O. 01% (wt)的氯化亚铁水溶液。(3)快速成胶过程用移液枪取HEAA/MBAA混合溶液，加入到离心管中，用移液枪吸取氯化亚铁水溶液，混合均匀；取双氧水(即过氧化氢，用量与氯化亚铁为等摩尔)加入该离心管中，数秒或者数分钟后即可得到均匀完整的水凝胶。根据引发机理，本专利中Fe2+和双氧水(即过氧化氢)的摩尔比为I :1，能产生用于引发单体的自由基。单体(HEAA)和引发剂(Fe2+和双氧水)质量比I :1到20:1，随着单体和引发剂的比例不断提高，水凝胶凝胶时间不断增加，从1-2秒逐渐延长到5min。本表格中单体HEAA和交联剂MBAA的质量比均为10 :1。 单体和引发剂的质量比~凝胶时间以及凝胶性能 1:1成胶时间1-2S，凝胶较软，弹性不佳，易碎 Τ7 成胶时间lmin，凝胶形状完整，具有一定弹性 ~^θ7 成胶时间5min，凝胶形状完整，具有一定弹性同时在固定单体和引发剂的质量比的情况下，如果调控单体HEAA和交联剂MBAA的质量比从5:1到25:1，也能调控成胶时间和水凝胶的性质，随着交联剂MBAA量的增加，水凝胶的成胶速度增快，同时得到水凝胶强度更好。本表格中单体和引发剂的比例为10:1。权利要求1.，其特征在于，利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引发剂为聚合提供自由基，所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔，在I一2S到5min制备得到水凝胶。2.根据权利要求I所述的，其特征在于，在使用过程中可首先将氯化亚铁与聚合单体进行混合均匀，然后向其中加入过氧化氢，在室温(20 — 25摄氏度)下即可产生自由基引发单体进行快速聚合，可在I一2s到5min制备得到水凝胶。3.根据权利要求I所述的，其特征在于，水凝胶基质(即聚合单体)可以选用丙烯酸、丙烯酸酯、N-羟乙基丙烯酰胺(HEAA)、N, N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)，既可以是单一单体的聚合，也可以是多种单体的共聚；也可以根据需要选择使用交联剂，如带有两个或者多个双键的水溶性试剂，比如聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)。全文摘要本专利技术公开了一种快速且时间可控的制备水凝胶方法，利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引发剂为聚合提供自由基，所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔，在使用过程中可首先将氯化亚铁与聚合单体进行混合均匀，然后向其中加入过氧化氢，在室温下即可产生自由基引发单体进行快速聚合，可在1—2s到5min制备得到水凝胶。本专利技术制备方法简便、材料来源广泛，在水相中实现，成胶过程中加入氯化亚铁和双氧水都是微量的，因而该方法在制备可注射水凝胶应用于生物学领域具有明显的应用前景。文档编号C08F22/20GK102936300SQ201210422399公开日2013年2月20日 申请日期2012年10月29日 优先权日2012年10月29日专利技术者王玮, 刘文广, 孙亮, 张思捷 申请人:天津大学本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种快速可控的制备水凝胶方法，其特征在于，利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引发剂为聚合提供自由基，所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔，在1—2s到5min制备得到水凝胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王玮，刘文广，孙亮，张思捷，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：