本发明专利技术涉及一种可对温度变化快速响应且在酸环境下缓慢降解的水凝胶的制备方法。该水凝胶以N-异丙基丙烯酰胺和乙烯基吡咯烷酮为共聚单体，以八乙烯基笼状倍半硅氧烷和3,9-二乙烯基-2,4,8,10-四氧杂螺[5.5]十一烷为共交联剂，通过氮气保护下60°C自由基溶液聚合得到。该水凝胶在非酸性环境下稳定，具有明显的温敏性，LCST接近人体温度。当处于酸性环境中，凝胶中部分交联键断裂使得凝胶缓慢降解。同时，该水凝胶具有较好的抗压性，快速的响应性溶胀和解溶胀速率，将有潜力运用于定向药物缓释及生物组织工程领域。?
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于智能温敏凝胶的制备方法，特别涉及一种可对温度变化实现快速响应且在酸环境下实现缓慢降解的水凝胶的制备方法。
技术介绍
高分子凝胶是由具有三维网络结构的高分子化合物与溶剂组成的体系，其中的高分子以范德华力，化学键力，物理缠绕力，氢键力等连接。网络结构不能被溶剂溶解而仅能溶胀。响应型高分子凝胶是其结构、物理性质、化学性质可以随外界环境改变而变化的高分子凝胶。当这种凝胶受到环境刺激时其结构和特性(主要是体积)会随之响应，如溶剂的组成、PH值、离子强度、温度、光强度和电磁场等刺激信号发生变化时，或受到特异的化学物质的刺激时，凝胶的体积会发生突变，呈现体积相转变行为。即当凝胶受到外界刺激时，凝胶网络内的链段有较大的构象变化，呈现溶胀相或收缩相，因此凝胶系统发生相应的形变，一旦外界刺激消失时，凝胶系统有自动恢复到内能较低的稳定状态的趋势。在响应型凝胶中，以温度响应型凝胶应用最为广泛，而在温度响应凝胶中，以聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPA )水凝胶最为典型并被深入研究，PNIPA水凝胶在33 °C以下吸水溶胀，当外界温度高于33°C时，凝胶收缩失水，发生相变，这一温度称之为较低临界溶解温度(LCST)，温度敏感PNIPA水凝胶已广泛用于药物控制释放、固定化酶和基因传递等领域。但是，PNIPA凝胶仍存在一些缺陷与不足。如PNIPA凝胶的相变温度不能满足人体37°C的使用要求，凝胶的响应性单一，且有机交联的PNIPA凝胶力学性能也较差，这些缺陷均极大的限制了它的应用。在目前的研究中，针对以上缺陷，多种技术被用于进行改善。如在提高LCST转变温度上，将丙烯酸(AA C)、丙烯酰胺等亲水性单体引入凝胶骨架可以提高其LCST。而在提高凝胶力学性能上，双网络凝胶，拓扑凝胶和纳米复合凝胶则主要的方法。为了引入多重响应性，则可在聚合过程中加入不同响应性单体。但是，其它单体的加入将会对聚合或凝胶原有的响应性产生一定影响，还会将毒性带入凝胶中，影响凝胶的生物相容性。因此，研发具有较好 力学性能，可多响应同时具有良好生物相溶性的凝胶是在生物领域是非常有价值的。多面体低聚倍半硅氧烷(POSS)是一种新型的有机无机纳米颗粒，于1946年首次合成。1991年在美国空军研究实验室的支持下，Lichtenhan等制备了一系列带官能基的P0SS，并将其用于高分子的改性。POSS的分子通式为(RSiOl.5)8，式中的R是有机取代基，可以为H、烧基、芳基等惰性基团和乙稀基、氣基等活性基团，同时分子具有无机骨架且分子尺寸在f3nm之间。惰性基团可以增大POSS与聚合物的相容性；活性基团通过化学改性可以与聚合物或者聚合物单体反应。由于具有这些特性，所以POSS一问世便受到了极大的关注。并被用于聚合物的改性。近年来，POSS也被广泛应用于生物领域，并发现具有非常好的生物相容性。同时，POSS也被运用于水凝胶中被用于提高凝胶的解溶涨速率或将功能性引入水凝胶中。如Mu Jiangfang采用八臂丙基缩水甘油醚基硅倍半氧烧 Octa (propylglycidyl ether) polyhedral oligomeric silsequioxane 作为添加物制备了 POSS杂化PNIPA凝胶，POSS加入量达到50%，凝胶具有快速的缩水速率UPolym.Sc1: Part B: Polym.Phys.2011, 47, 504)。Zhiqiang Xu 等合成了一种硫醇基POSS加入的PNIPA凝胶，其溶胀速率因POSS在凝胶中自组装形成的纳米微缩水区域而加快(Cb77oiiZ Polym.Sc1.2011, 289，1777)。利用POSS的纳米特性与分子结构的多样性特征，POSS杂化水凝胶仍有很大的发展空间，但总体来看，相关的研究较少，尤其是涉及到POSS杂化的多响应性凝胶很少，利用POSS的生物相容性及其可提高凝胶响应性的特征，发展新型的POSS杂化智能凝胶将具有很大的潜力。在本专利技术中，以NIPA和NVP为共聚单体以调整凝胶的LCST温度，通过POSS基与原酸酯物质作为共交联剂制备了一种温度响应范围接近人体温度，具有可在酸环境下部分缓慢降解的，具有良好生物相溶性的水凝胶，此凝胶有潜力运用于生物工程和缓释领域。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种智能水凝胶的制备方法，更是一种具有良好生物相容性和机械性能的，可在人体温度附近实现快速温度响应，且可在酸性条件下缓慢降解的智能凝胶的制备方法。本专利技术所 述一种可酸降解的温度响应POSS杂化水凝胶，其制备过程为: 将单体，POSS交联剂，有机共交联剂，溶剂四氢呋喃按一定比例置于容器中，氮气保护下于室温环境下搅拌60分钟至溶液均匀、透明。后加入催化剂，快速搅拌5分钟得到预聚液并密封。将以上预聚液超声振荡5分钟后，于60° C下反应8-12小时得到凝胶。将凝胶取出后用去离子水反复浸泡换水去除未反应的单体与溶剂得到产品。预聚物单体与溶剂的质量比为10%-20%。POSS交联剂的用量为单体质量的6%-18%。有机交联剂用量为单体质量的3.5%-10.5%，引发剂用量为单体质量的0.5%-1%。 本专利技术所述一种可酸降解的温度响应POSS杂化水凝胶，所用单体为N-异丙基丙烯酰胺(NIPA)和乙烯基吡咯烷酮(NVP)。其结构式分别为:本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种可酸降解的温度响应POSS杂化水凝胶，其制备过程为：将单体，POSS交联剂，有机共交联剂，溶剂四氢呋喃按一定比例置于容器中，氮气保护下于室温环境下搅拌60分钟至溶液均匀、透明，后加入催化剂，快速搅拌5分钟得到预聚液并密封；将以上预聚液超声振荡5分钟后，于60°C下反应8?12小时得到凝胶，将凝胶取出后用去离子水反复浸泡换水去除未反应的单体与溶剂得到产品；预聚物中单体与溶剂的质量比为10%?20%，POSS交联剂的用量为单体质量的6%?18%，有机交联剂用量为单体质量的3.5%?10.5%，引发剂用量为单体质量的0.5%?1%。
【技术特征摘要】
1.一种可酸降解的温度响应POSS杂化水凝胶，其制备过程为: 将单体，POSS交联剂，有机共交联剂，溶剂四氢呋喃按一定比例置于容器中，氮气保护下于室温环境下搅拌60分钟至溶液均匀、透明，后加入催化剂，快速搅拌5分钟得到预聚液并密封；将以上预聚液超声振荡5分钟后，于60° C下反应8-12小时得到凝胶，将凝胶取出后用去离子水反复浸泡换水去除未反应的单体与溶剂得到产品；预聚物中单体与溶剂的质量比为10%-20%，POSS交联剂的用量为单体质量的6%-18%，有机交联剂用量为单体质量的3.5%-10.5%，引发剂用量为单体质量的0.5%...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈一，
申请(专利权)人：湖南工业大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。