[发明专利]能够降解多环芳烃的巨大芽孢杆菌及其应用

说明书

技术领域

本发明属于凝胶制备技术领域，具体涉及一种原位矿化的复合水凝胶制备技术，物理交联剂和矿化反应的引入为水凝胶制备提供了一种新的方法。

背景技术

响应性凝胶也被称为智能凝胶(intelligent hydrogel)，是指其物理或化学性质随外界环境如温度、pH、离子强度、光、电场等变化而显著变化。目前研究较多的是凝胶的体积相变(volume phase transition，VPT)，即外界环境的微小变化引起凝胶体积的非连续式变化。由于这些奇特的性质，近年来，由于智能水凝胶在药物的控制释放、基因传送、组织工程等领域的应用广泛，科学工作者针对该领域的研究活动十分活跃。

根据构成水凝胶网络的基体材料来看，主要有合成高分子水凝胶和天然高分子水凝胶。从水凝胶的研究历程来看，以前研究人员以合成高分子凝胶为主要研究对象，因为合成高分子凝胶的结构与功能能得到精确控制，且可供选择的品种很多。随着对其研究的不断深入，其应用效果已开始显现，特别在医学、药物学领域表现得尤为突出，但是合成高分子水凝胶中混杂的未反应单体、残留引发剂或催化剂和小分子副产物等往往在应川方而会带来一些不良的反应。天然高分子水凝胶则具有如生物相容性好、易降解、低毒性等特点，受到人们的青睐。但天然高分子水凝胶稳定性较差，近年来不少科学家开展了天然高分子与合成高分子共混水凝胶的研究工作。

经过研究者多年的努力，合成高分子水凝胶所具有的响应速度慢、生物相容性差及不可降解性等问题已得到相当程度的解决；然而，人工合成水凝胶的力学性能与含水率相同的某些生物水凝胶相比仍逊色很多。

本发明利用刚柔并济的设计思想，构建双凝胶(DN)体系，在合成系高分子网络结构中，引入化学交联剂作为架桥物质，此为刚性结构；引入天然多糖高分子海藻酸钠，通过二价金属粒子络合桥联，此为柔性结构；这二者之间通过相互的范德华力、氢键作用力、高分子链间缠绕扭结形成互穿聚合物网络(inter penetrating polymer network，IPN)。进而，通过海藻酸钠和PAA-PIPNIA的共同诱导效应，在体系中释放二氧化碳或其他碳源，模拟生物组织中的多糖、蛋白质等大分子对无机质的生物诱导矿化作用，形成力学性能优异的层状堆叠结构。目前利用仿生矿化增强复合水凝胶力学性能尚未见报道。

发明内容

本发明旨在提供一种复合水凝胶及其制备方法，工艺简单，易于操作，便于推广应用。本发明能够改进凝胶的力学性能和柔韧性，且保持了聚丙烯酸单元的pH响应性和聚异丙基丙烯酰胺的温度响应性。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

1)丙烯酸-异丙基丙烯酰胺共聚水凝胶的制备

取一定量丙烯酸单体，加入氢氧化钠，调节pH为4-8，加入N-异丙基丙烯酰胺单体，加入亚硫酸钠和过硫酸钾，以N，N’-亚甲基双丙烯酰胺为引发剂，加入一定量的海藻酸钠，在室温下搅拌反应5～30min，溶液倾倒于预制模板中，静置胶化反应一夜，将反应得到的膜片浸泡于去离子水中一定时间，洗去残余单体、小分子齐聚物和引发剂等，此过程重复三次；

2)原位矿化复合水凝胶的制备

将制得的薄膜浸泡于钙离子溶液中，待其吸收溶胀一定时间后，取出，置于密闭干燥器中；同时在干燥器中放置碳酸铵固体，通过控制气相二氧化碳沉积反应时间，在薄膜中生成碳酸钙纳米粒子，得到矿化增强的复合水凝胶材料。

本发明制备方法创新引入矿化沉积作为增强力学性能手段，拟合天然组织的生物矿化作用，对复合凝胶体系中的钙离子通过诱导沉积效应使其转化为碳酸钙；

该方法制备的复合凝胶材料具有以下特点：

(1)复合凝胶网络中既有刚性的化学交联剂的化学键桥联作用，也有呈柔性的物理交联的金属络合作用；

(2)该方法制成的复合水凝胶保留原聚合单元的pH及温度响应性；

(3)提出一种矿化增强复合水凝胶的制备方法，通过对自然界生物矿化作用将简单无机组分完成从成核到结晶过程的调控，构筑结构精密、力学性能优异有机/无机复合材料过程的拟合。实现对凝胶性能的提升；

(4)矿化沉积工艺简单，条件温和、低能耗、无污染，具有工业化实施前景。

附图说明

图1是原位矿化沉积法获取复合凝胶的反应示意图。

具体实施方式

以下是本发明的具体实施例，是对本发明的进一步描述。但具体实施例不限制本发明权利要求。

实施例1：