[发明专利]一种水凝胶原位杂化纳米银复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及水凝胶领域，更加具体地说，涉及一种水凝胶原位杂化纳米银复合材料及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种在水中溶胀，但不溶于水，并在其结构内部保持一定水分（20%以上）的一类亲水性高分子三维网络。它除了有良好的生物相容性外，还具有较高的水渗透性，有一定的强度，表面类似于生物体的软组织，这些特征使水凝胶可作为生物材料。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。

纳米银粒子作为新一代的抗菌剂具有以下特点：广谱抗菌、杀菌且无任何耐药性；强效杀菌，可在数分钟内杀死多种对人体有害的病菌；渗透性强，可由毛孔迅速渗入皮下杀菌，对普通细菌、顽固细菌、耐药菌以及真菌引起的感染具有良好的杀菌作用；促进愈合，改善创伤周围组织的微循环，有效地激活并促进组织细胞的生长，加速伤口的愈合，减少疤痕的生成；抗菌持久，能在人体内能逐渐的释放。

目前将纳米金属离子和水凝胶制备复合材料的方法主要分为三大类：1）将预先制备好的纳米金属粒子与凝胶基体直接共混，并利用凝胶对外界如温度、离子强度等条件的响应性，将纳米金属粒子吸附在凝胶表面或者渗透到凝胶内部，从而制备得到具有刺激响应性的智能型复合材料。2）将预先制备好的纳米金属粒子与凝胶单体进行混合，然后在引发剂的作用下引发聚合，形成聚合物凝胶，在聚合反应发生的过程中，金属纳米粒子将直接被包埋在凝胶的三维网络中，从而形成金属纳米粒子复合凝胶。3）原位还原法是通过将前驱体离子引入高分子凝胶内部或通过静电相互作用、配位作用等稳定于凝胶表面，然后通过启动沉淀、还原或氧化反应，这样在凝胶内部或表面将原位生成金属纳米粒子，从而得到金属纳米粒子复合凝胶。

发明内容

本发明旨在克服现有技术的不足，采用原位还原法，利用咪唑环和Ag⁺的配位络合作用，将Ag⁺络合到三维水凝胶基质内部，利用维生素C将Ag⁺原位还原成纳米银粒子，构建纳米银水凝胶复合材料。纳米银均匀分布于三维水凝胶内，该复合材料有望用于抗菌药物膜片。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现：

本发明公开了一种水凝胶原位杂化纳米银复合材料及其制备方法，其步骤如下：

将1-乙烯基咪唑、丙烯腈、交联剂和引发剂溶解在溶剂中，通过引发剂引发1-乙烯基咪唑、丙烯腈和交联剂分子上的不饱和键，在绝氧的条件下通过自由基聚合反应制备出获得水凝胶。利用咪唑环和Ag⁺的配位络合作用，将Ag⁺络合到三维水凝胶机制内部，利用维生素C将Ag⁺原位还原成纳米银粒子，纳米银均匀分布于三维水凝胶内，构建纳米银水凝胶复合材料。

在本发明的技术方案中，以1-乙烯基咪唑和丙烯腈作为共聚单体，以交联剂交联共聚单体，交联剂分子的分子链两端带有双键、分子链中间为“氧－碳－碳－氧”单键相连的骨架结构，即聚乙二醇分子的主链结构，（CH₂CH₂O）_n，采用光源使引发剂提供自由基，再由自由基引发1-乙烯基咪唑、丙烯腈和交联剂（如不同数均分子量的聚乙二醇二丙烯酸酯，M_n为575－2000）中的双键，使三者几乎同时引发，发生聚合反应，最终制备的水凝胶材料中，具有聚乙烯基咪唑、聚丙烯腈和交联剂三种物质的链段，其中乙烯基咪唑提供离子响应性和生物相容性，丙烯腈提高骨架中的机械性能，交联剂中的聚乙二醇结构提供柔性链段，上述三部分协同作用，使整个水凝胶材料体现出络合Ag⁺、生物相容性和一定的力学强度。