[发明专利]一种接枝多层水凝胶的功能化纤维的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种接枝多层水凝胶的功能化纤维的制备方法，属于功能高分子领域。

背景技术

水凝胶是水溶胀的交联聚合物，能吸收大量水而不溶解于水，具有良好的柔软性、弹性、贮水能力和生物相容性。水凝胶能够对刺激做出响应并具有可逆的溶胀行为，在响应pH值、温度、离子强度、电场等外界刺激时，能够表现出可调节的智能溶胀行为。因此，关于水凝胶的研究成为当前材料科学、生物学、医学等领域的研究热点。近年来，一种基于多聚糖的新型多层膜水凝胶作为生物功能载体的研究引起了研究人员的兴趣。Ladet等人首次制备了一种多层膜水凝胶【Multi-membrane hydrogels.Nature，2008，452，76-79】，其制备过程是通过控制壳聚糖或者海藻酸钠由外而内逐步组装的动态凝胶化过程来实现的。这种全新的多层高级结构，突破了传统均质水凝胶结构单一的不足，并且进一步拓宽了水凝胶的应用范围，比如：多细胞的共同培养、细胞-细胞相互作用评价以及先进的药物传输方式。

海藻酸盐是从褐藻中提取出来的一种天然聚多糖，由D-甘露糖醛酸残基(离解常数pKa＝3.38)和L-古洛糖醛酸残基(pKa＝3.65)两种结构单体单元组成。海藻酸钠是海藻酸和碱作用所生成的产物，呈乳白色，溶于水，煮沸或冷却都不凝固。海藻酸钠水溶液遇到Ca2+可形成交联的海藻酸钙水凝胶，该水凝胶具有良好的生物降解性和生物相容性。戴鸿君基于海藻酸钠与二价阳离子的快速凝胶化反应，通过动态自组装的方法，以球形凝胶核为模板由内向外逐步反应，成功制备了仿洋葱结构海藻酸钙多层膜水凝胶，并研究了该多层膜水凝胶对药物的脉冲释放性能【Multi-membrane Hydrogel Fabricated by Facile Dynamic Self-assembly，Matter，2009，5，1987-1989】。该制备方法反应快速，操作简单，无需酸、碱或有机溶剂，并且可以控制制备过程，从而调节凝胶膜的厚度及层与层之间间隙的大小，并且可以调节实际应用中目标物的载入量和微环境。但是，单纯的海藻酸钙水凝胶易溶胀变脆，干燥后体积收缩率大，而上述多层膜水凝胶是基于海藻酸钙微球的核来制备的，在某些领域如血管支架、组织工程等需要一定强度的应用方面受到限制。

纤维材料具有良好的柔韧性和机械强度，可以制备成各种不同的形状，使用方便。但可以纺丝成纤维的材料非常有限，而成型的纤维往往缺乏各种功能性。赵孔银等制备了一种钙离子交联接枝聚合物水凝胶的纤维材料，把纤维材料良好的柔韧性和水凝胶可调节的智能溶胀行为结合起来【201010576349.1】。但是上述专利在制备聚丙烯酸钠接枝的纤维材料时用到了伽马射线辐射，造成纤维基体的破坏，而且该材料不能做到对药物的脉冲式控制释放。

本专利采用紫外辐射的方法在纤维表面接枝聚丙烯酸钠，然后将该纤维浸入一定浓度的海藻酸钠的水溶液中，取出后用刮刀刮去纤维表面的溶液，最后将其浸入氯化钙溶液中交联，制备接枝第一层水凝胶的功能化纤维。用去离子水冲洗该功能化纤维，将其重新浸入水溶性高分子添加剂和海藻酸钠的混合水溶液中，随后用氯化钙溶液再次交联，得到接枝第二层水凝胶的功能化纤维。以此类推，制备接枝多层水凝胶的功能化纤维，这在国内外还没有相关报道。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明拟解决的技术问题是单纯的海藻酸钙水凝胶强度低，易溶胀变脆，干燥后体积收缩率大，纤维接枝单层水凝胶不具有脉冲释放性能等问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案是制备一种接枝多层水凝胶的功能化纤维。

本发明提供了一种接枝多层水凝胶的功能化纤维的制备方法，其特征是制备步骤如下：

a)将纤维放入体积百分数为1％～50％的丙烯酸水溶液中，加入质量百比浓度为0.5～3％的阻聚剂硫酸亚铁铵，通入氮气作保护，在室温下用500W的紫外灯照射0.2～1小时，取出后用水冲洗3～5次，除去未反应的单体和均聚物，得到聚丙烯酸接枝的纤维，随后用质量百比浓度为1％～10％的氢氧化钠水溶液中和，得到聚丙烯酸钠接枝的纤维；

b)配制质量百分比浓度为0.2％～8％的海藻酸钠和质量百分比浓度为0～10％的水溶性高分子添加剂的混合水溶液，静置消泡后待用；同时配制质量百分比浓度为1％～10％的氯化钙水溶液；