[发明专利]一种同步互穿硅水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种同步互穿硅水凝胶及其制备方法，其特征是存在两个相互独立的高分子网络，经热或光固化一步法制备。其中一个网络为亲水性网络，经自由基聚合得到；另一个网络由异氰酸酯和含羟基聚硅氧烷间的化学反应得到。亲水网络赋予材料吸水性能，并增加材料的离子透过性。有机硅网络赋予材料高透氧性能。本专利涉及的硅水凝胶具有良好的生物相容性，可用于医用生物材料，如角膜接触镜、人工皮肤、药物传递载体等。 

背景技术

硅水凝胶材料具有良好的生物相容性，并具有热稳定性好、玻璃化温度低、透气性高等优点，在生物医学领域具有广泛应用，如作为医用植入材料、人工皮肤、角膜接触镜等。特别作为角膜接触镜材料，已广泛应用于临床的视力矫正，其具有高的透氧系数，适合于连续佩戴。 

硅水凝胶可以通过共聚或同步互穿技术制备。共聚的方法已广泛应用于角膜接触镜领域。常用的方法是在聚硅氧烷两端接上活性可聚合的乙烯基基团，合成硅大单体，与亲水性单体如甲基丙烯酸β-羟基乙酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮等构成聚合体系，经热或紫外光固化制备有机硅水凝胶。其中的聚二甲基硅氧烷赋予材料高透氧性能，制备的接触镜可以满足连续佩戴下眼部对氧气的需求；材料中的亲水性成分赋予材料吸水和离子透过性能。 

有机硅水凝胶还可以通过顺序互穿或同步互穿技术（IPN）制备。IPN硅水凝胶可以克服亲水/疏水相间的不相容性，制备的材料具有良好的透光性能。已有多篇文献报道顺序互穿技术制备硅水凝材料，例如Liu等制备了聚二硅氧烷(PDMS)和聚（异丙基丙烯酰胺）顺序互穿网络水凝胶，其对氧气和葡萄糖具有良好的透过性能[L Liu, H Sheardown. Glucose permeable poly(dimethyl siloxane) poly(N-isopropyl acrymide) interpentrating networks as ophalmic biomaterials. biomaterials (2005),26(3):Pages 233-244]。最近，王等基于自由基聚合和阳离子聚合制备了同步互穿硅水凝胶，制备的材料透光性能良好，具有高透氧性能[Jingjing Wang, Xinsong Li Preparation and Characterization of Interpenetrating Polymer Network Silicone Hydrogels with High Oxygen Permeability. Journal of Applied Polymer Science, 2010，116, 2749–2757]。 

羟基可以和异氰酸酯发生化学反应。基于此反应，Ce′dric Vancaeyzeele等人以多异氰酸酯为交联剂，采用同步互穿技术制备了聚异丁烯/聚甲基丙烯酸甲酯同步互穿网络[Ce′dric Vancaeyzeelea, Odile Ficheta, Sylvie Boileaub, Dominique Teyssie′，Polyisobutene–poly(methylmethacrylate) interpenetrating polymer networks: synthesis and characterization. Polymer 2005, 46: 6888–6896]；Peicuanc Zhou等人制备了羟基封端的聚二甲基硅氧烷，以缩二脲三异氰酸酯为交联剂，制备了聚二甲基硅氧烷/聚甲基丙烯酸甲酯共网络[Zhou, PG; Frisch, HL; Rogovina, L. interpenetrating polymer networks of poly(dimethyl siloxane urethane) and poly(methyl methacrylate). Journal of polymer science part A-polymer chemistry, 1993, 31(10):2481-2491]。经文献检索，我们发现，目前基于羟基和异氰酸酯间化学反应制备的IPN材料仅限于疏水性材料（聚甲基丙烯酸甲酯），未见同步IPN硅水凝胶的相关报道。 

本专利涉及的是一种同步互穿的硅水凝胶及其制备方法，成功将亲水/疏水两相同步互穿获得了具有良好透光性能的硅水凝胶。不同于现有的硅水凝胶的制备方法，其特征在于亲水网络采用自由基聚合制备；聚硅氧烷网络采用含有多羟基的聚硅氧烷和异氰酸酯间的化学反应制备。两网络制备所需单体混合在一起，在引发剂和催化剂作用下，紫外光或热固化制备硅水凝胶。 

发明内容