[发明专利]不可逆型温敏型水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及一种不可逆型温敏型水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，是一种高分子网络体系，其同时具有类似固体和液体的特性，性质柔软但又能保持一定的形状，且具有优良的生物相容性，因而在药物释放系统、仿生材料、伤口敷料等领域有着非常广泛的应用前景。同时，水凝胶还具有一些特有性能，例如当外界环境(PH值、温度、光强度、磁场、电场等)发生改变时，水凝胶的性质能发生相应变化；其中能随环境温度改变而变化的水凝胶被称作温敏型水凝胶，根据对温度响应方式的不同，温敏型水凝胶可分为可逆型温敏型水凝胶和不可逆型温敏型水凝胶两种。

温敏型水凝胶在仿生材料、药物控释、分离萃取、免疫分析等领域有着广泛的应用。例如，高强度聚焦超声技术(HIFU，High-Intensity Focused Ultrasound)是一种医疗技术，其是将高强度超声聚焦于生物组织中并产生热效，使焦域处的肿瘤等组织瞬间凝固性坏死而进行治疗。在实际治疗前，可用温敏型水凝胶制成体模(人体模型)，对体模进行超声聚焦并观察体模的变化，以保证治疗时聚焦位置的准确。

可逆型温敏型水凝胶能随温度变化而产生可逆性的膨胀和收缩，并在外观上产生透明度变化；但由于其变化的可逆性导致温度升高后的情况不能被记录下来。例如，在用于高强度聚焦超声时，可逆型温敏型水凝胶虽能显示生物学焦域的大小和形状，但超声输出停止后其显示的生物学焦域也会逐渐消失，因此不方便进行观察；而且可逆型温敏型水凝胶受环境温度影响较大，所显示的生物学焦域大小也随环境温度的高低有较大不同，不能对超声聚焦状况做出准确判断。

不可逆型温敏型水凝胶中则含有温度敏感指示剂，故当环境温度变化时性质(如颜色)会发生不可逆改变，从而将环境温度的变化记录下来，因此更适用于高强度聚焦超声技术。现有的不可逆型温敏型水凝胶主要包括丙烯酰胺水凝胶和聚乙烯醇水凝胶。

其中，丙烯酰胺水凝胶的制备方法是将温度敏感指示剂(如蛋清、牛血清等)加入丙烯酰胺溶液中，再通过引发剂和交联剂引发交联反应而制得；但由于该反应要放热，会使部分温度敏感指示剂在制备时就发生不可逆变化，造成制得的水凝胶透明度低、使用不便，易发霉变质(只能保存3至4个月)等。这种水凝胶用于高强度聚焦超声时产生的生物学焦域呈云雾状，边界模糊不清，形态扭曲不规则，无法准确判断生物学焦域情况。聚乙烯醇水凝胶则有化学交联和物理交联两种制备方法。化学交联是通过化学交联剂(硼酸、硼酸钠等)使聚乙烯醇发生化学交联，但这种方法要在不断搅拌下加入交联剂，制得的水凝胶气泡多、强度差、易碎、易断裂，且在加入温度敏感指示剂后变得更加浑浊、透明度差。物理交联则通过多次冷冻-解冻的方法产生交联，但这种方法制得的水凝胶呈白色不透明状，无法看清内部结构，使用范围受限。

在聚乙烯醇水凝胶中加入二甲基亚砜抗冻剂可改善水凝胶的胶粘性、持水性、透明性等；但是，二甲基亚砜能使温度敏感指示剂变性而失去温敏性能，因此其不能用于不可逆型温敏型水凝胶；同时，二甲基亚砜的毒害性限制了其应用范围(尤其限制了其在医疗领域的应用)。

由此可见，现有的不可逆型温敏型水凝胶的综合性能不好，无法在透明度、强度、生物相容性、温度敏感性、指示准确性等多方面同时达到较高水平。

发明内容

本发明所要解决的技术问题包括，针对现有的不可逆型温敏型水凝胶综合性能差的问题，提供一种具有良好综合性能的不可逆型温敏型水凝胶。

解决本发明技术问题所采用的技术方案是一种不可逆型温敏型水凝胶，其含有以下重量百分比的组分：2％至10％的聚乙烯醇：5％至40％的温度敏感指示剂：10％至67.5％的多元醇抗冻剂；25％至60％的水。

优选的是，所述聚乙烯醇为聚乙烯醇2499、聚乙烯醇2488、聚乙烯醇2599、聚乙烯醇2399、聚乙烯醇1799、聚乙烯醇1788中的任意一种。

聚乙烯醇根据其聚合度和醇解度的不同可分为多种类型，其聚合度分为超高聚合度(分子量25～30万)、高聚合度(分子量17～22万)、中聚合度(分子量12～15万)、低聚合度(2.5～3.5万)等；而醇解度常用的有78％、88％、98％等。聚乙烯醇命名时取平均聚合度的千、百两位数放在前面，醇解度的两位百分数放在后面；如聚乙烯醇1788表示聚合度约为1700，醇解度约为88％的聚乙烯醇，而聚乙烯醇2499则表示聚合度约为2400，醇解度约为99％的聚乙烯醇。