[发明专利]基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高强度共聚水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高强度共聚水凝胶及其制备方法，以丙烯酰胺基甘氨酰胺和2,4‑二氨基‑6‑乙烯基三嗪两种单体，经自由基聚合制备，在共聚水凝胶分子侧链上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基团之间、2,4‑二氨基‑6‑乙烯基三嗪基团之间以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基团和2,4‑二氨基‑6‑乙烯基三嗪基团之间形成双氢键。本发明操作简单，易于制备，可使水凝胶同时具有pH响应性、高强度、高稳定性等优点。

技术领域

本发明属于智能高分子水凝胶制备领域，尤其涉及一种基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高强度共聚水凝胶及其制备方法。

背景技术

聚合物水凝胶是由网状交联的聚合物分子链组成，含有大量的水，具有良好的生物相容性，广泛地应用于生物医药、微观控制器、工农业生产等领域。

按照对外界环境的刺激响应性，分为传统型水凝胶和智能型水凝胶。传统型水凝胶存在对外界刺激(温度、pH、光、磁等)几乎没有反应，机械性能差，生物相容性差等缺点。而智能型水凝胶能够对外界环境刺激做出反应，发生体积和性能的改变。温敏性水凝胶能够对所处环境的温度变化，产生响应，可以发生溶胶凝胶的体积相变，在生物医用材料领域具有广泛地应用前景。当水凝胶所处的外界环境温度达到其转变温度时，水凝胶就会出现体积相转变(溶胀或去溶胀现象)，其原理是在聚合物分子结构中存在亲疏水基团，在受到外界温度的影响时，分子运动加剧，亲疏水基团和分子间作用力发生变化，导致凝胶性能发生改变，水凝胶宏观上表现出温敏特性。利用水凝胶的温敏性，可设计出药物缓释水凝胶，以延长药物作用时间，提高药物作用效果，还应用于设计细胞的吸附与解吸附材料，保持细胞的完整性等生物医用材料领域。pH响应水凝胶通常含有受到pH影响的阴阳离子基团，随着pH的变化，聚合物中的基团会发生电离，导致分子链间的氢键解离，分子间作用力减小，产生不连续的溶胀体积变化。利用pH敏感性水凝胶的体积和性能的变化，在药物控释、分离特定离子以及微观生物传感器等方面具有重要作用。

在生物医药领域，特别是用作生物结构材料比如组织替代材料、细胞支架时，要求水凝胶具有高力学强度。提高水凝胶的力学强度，依靠提高高分子链间的物理交联或化学交联。通过高分子间化学交联提高水凝胶力学性能的如双网络水凝胶，在受到外力超过其分子网络可承受的能力时，交联的化学键会发生断裂，不可恢复。而物理交联作用通过分子间氢键、正负电荷相互作用以及结晶等方式，形成交联点，提高水凝胶的力学强度，在受到外力作用时，有能自修复耐疲劳的优点。这种方法操作过程十分简单，由于不需要在体系中引入其它组分，所得到的水凝胶产物纯净，同时，由于这样制得的水凝胶交联程度相对比较低且具有可逆性，也大大扩大了其应用范围。近年来通过物理方法制备水凝胶正引起国内外越来越多学者的重视。目前已有一些学者通过离子间相互作用制得了水凝胶，但用这种方法制备的水凝胶还非常少。因此，用一种简单、快捷、灵活的方法制备强韧的高强度水凝胶仍然是一个巨大的挑战和紧迫的任务。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高强度共聚水凝胶及其制备方法。此方法操作简单，易于制备，可使水凝胶同时具有pH响应性、高强度、高稳定性等优点。

本发明通过下述技术方案予以实现：

基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高强度共聚水凝胶，以丙烯酰胺基甘氨酰胺(NAGA)和2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪(VDT)两种单体，经自由基聚合制备，其分子结构如下：

2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪和丙烯酰胺基甘氨酰胺的质量比为(1-10)：100，在共聚水凝胶分子侧链上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基团之间、2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪基团之间以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基团和2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪基团之间形成双氢键。

而且，所述的2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪和丙烯酰胺基甘氨酰胺的质量比优选(2-5)：100。