[发明专利]一种基于双硒动态共价键的自修复聚氨酯水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于双硒动态共价键的自修复聚氨酯水凝胶的制备方法，该水凝胶由二异氰酸酯、聚乙二醇、双硒二醇、二乙醇胺经过缩聚和交联反应，然后在去离子水中浸泡得到。该水凝胶基于双硒键的可见光动态可逆特性，在温和的可见光照下即可实现对损伤的自修复，且经过多次重复修复后仍可保持良好的机械性能；该水凝胶为聚氨酯结构，以聚乙二醇为亲水性软段，具有很好的生物相容性和分子结构可设计性，通过调节分子链软硬段比例，可以有效调节其机械性能，更好地满足实际应用的需要，因而在生物组织工程领域有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种自修复水凝胶的制备方法，特别是基于双硒动态共价键的自修复聚氨酯水凝胶的制备。

背景技术

水凝胶是一种以物理或化学交联而成的具有三维网状结构的高分子材料，其以水为分散介质，能吸收大量水而溶胀并保持其结构的稳定。作为一种高吸水高保水材料，水凝胶在工农业及生物组织工程领域都得到了广泛的应用。但是在实际应用中，传统的水凝胶由于受到外力、光、热、化学的单独或综合作用，会使其内部产生难以检测和修复的微裂纹。这些微裂纹的扩展和增加会降低材料的机械性能，缩短其使用寿命，给材料的使用带来严重的隐患。

自修复水凝胶不同于传统水凝胶材料，其通过引入在一定条件下可逆的动态共价键或非动态共价键，使得在一定外部条件下可实现材料对损伤的自修复，能够实现其内部微裂纹的自愈合，大大增强了材料的可靠性和耐用性。但是目前所报道的自修复水凝胶往往需要高温、特定pH值等实际应用中难以实现的外部刺激才能实现损伤的自愈合，此外这些材料大多也不具备生物相容性，这对其在生物组织工程领域的应用构成了极大的限制。

如中国专利(CN104804115A)公开了一种自修复水凝胶的制备方法，它是以丙烯酰基甘氨酰胺为单体，在引发剂存在下引发制备而成。该专利称这种水凝胶具有很强的拉伸、压缩的同时能够抗撕裂，在50℃~90℃下能够实现热塑性和自修复的功能。但其自修复所需温度较高，无法在室温下进行，且较高的温度会对水凝胶的结构性能产生不利影响，这限制了其应用范围。

如中国专利( CN102643375A)公开了一种自修复水凝胶的制备方法，它是将N,N-二甲基丙烯酰胺单体、引发剂过硫酸钾、加速剂N,N,N′,N′-四甲基乙二胺和石墨烯水凝胶在室温下引发聚合反应得到的。该专利称其工艺简单，反应条件温和，反应时间短，且在体温范围内及近红外光照射下表现出良好的自愈合性能。但N,N-二甲基丙烯酰胺毒性较大，该水凝胶对环境和生物体存在潜在的安全风险。

可见光照温和可控，在实际应用中也极易得到，而且可见光照射对于包括蛋白质在内的大多数生物活性物质都不会造成伤害，因此对于水凝胶材料，可见光响应自修复是一种理想的自修复方式。根据相关报道（Angewandte Chemie International Edition inEnglish, 2014, 53(26):6781-5.），双硒动态共价键的在可见光照下具备动态可逆的特性。硒是人体所必需的微量元素，而硒在人体内以有机硒的形式存在（《硒的化学、生物化学及其在生命科学中的应用》2009年第二版，华中科技大学出版社），将双硒动态共价键与具有极好的亲水性和生物相容性的聚乙二醇结合起来，制备基于双硒动态共价键的自修复聚氨酯水凝胶，在温和的可见光照下即可实现对损伤的自修复，同时具有很好的生物相容性，这些特性使得该水凝胶在生物组织工程领域具有广阔的应用前景。目前基于双硒动态共价键的可见光自修复水凝胶尚无相关报道。

发明内容

本发明专利涉及一种基于双硒动态共价键的自修复聚氨酯水凝胶的制备方法，该水凝胶由二异氰酸酯、聚乙二醇、双硒二醇、二乙醇胺经过缩聚和交联反应，然后在去离子水中浸泡得到。

本发明专利涉及一种基于双硒动态共价键的自修复聚氨酯水凝胶的制备方法，该水凝胶由二异氰酸酯、聚乙二醇、双硒二醇、二乙醇胺经过缩聚和交联反应，然后在去离子水中浸泡得到，其各组分的质量配比如下：

双硒二醇 2~15