[发明专利]基于甲基丙烯酰基甘氨酰胺的水凝胶及其作为自修复材料的应用

说明书

本发明公开基于甲基丙烯酰基甘氨酰胺的水凝胶及其作为自修复材料的应用，由以甲基丙烯酰基甘氨酰胺为单体的聚合物和水组成，每个重复单元的侧链上设有两个酰胺基团和一个侧甲基基团。由于其聚合物分子链的侧链上带有两个酰胺基团以及侧链带有的甲基结构，分子间的温和的分子间的氢键作用以及氢键强度趋于相同，从而形成的物理交联作用使得甲基丙烯酰基甘氨酰胺凝胶具有不错的力学强度，并且由于这种由双酰胺基团和甲基的作用形成的氢键可以在较低温度(室温及以下)下实现破坏和重建，凝胶具有了自修复和热塑性的功能。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶及制备方法，更具体地说，涉及一种以甲基丙烯酰基甘氨酰胺(MNAGA)为单体制备的PMNAGA水凝胶及制备方法，具有快速自修复性、熔融温度可调节性、可降解性以及良好的力学性能。

背景技术

水凝胶是一种具有三维网状交联结构的高分子以水为分散介质形成的高分子聚合物材料。同时，这种材料往往具有较高的含水量(大于50％)，而使得其和生物组织具有很好的生物相容性。传统的生物组织当受到外力破坏时都具有很好的恢复性能，而水凝胶想作为生物组织的替代物或者被移入到生物体内，这一性能也是必不可少的。此外，将水凝胶移入到生物体内的手术过程也需要进一步简化以免造成二次伤害。但是，强力的网络结构导致了其修复性能的弱化。过高的熔融温度也导致了其体内植入过程比较复杂，难以通过注射移植。因此制备同时具有良好的自修复性能以及可注射性能的水凝胶具有很大的现实意义和理论应用。

为了解决水凝胶修复性能和不可注射等问题，近期科学家们研制了以下具有自修复性以及可注射的水凝胶：离子网络水凝胶，亲疏水作用水凝胶。但是这些自修复凝胶的修复条件比较苛刻(Luo,F.；Sun,T.L.；Nakajima,T.；Kurokawa,T.；Zhao,Y.；Sato,K.；BinIhsan,A.；Li,X.；Guo,H.；Gong,J.P.,Oppositely Charged Polyelectrolytes FormTough,Self-Healing,and Rebuildable Hydrogels.Advanced Materials 2015,27(17),2722-+.(离子网络水凝胶))。但是这些自修复水凝胶的力学性能较差(Jeon,I.；Cui,J.；Illeperuma,W.R.K.；Aizenberg,J.；Vlassak,J.J.,Extremely Stretchable and FastSelf-Healing Hydrogels.Advanced Materials 2016,28(23),4678-4683.)。最近，我们课题组研制了具有自修复功能的聚丙烯酰基甘氨酰胺超分子聚合物水凝胶，但是要实现自修复需要80-90度温度处理，不适于体内应用。因此制备不需外界刺激自动修复性能、可注射性能的水凝胶具有很大的现实意义和理论应用。

发明内容

本发明的目的在于改善现有技术的不足，提供一种只以甲基丙烯酰基甘氨酰胺(MNAGA)为单体的聚合物超分子水凝胶，这种超分子聚合物水凝胶除了具有传统水凝胶的特性外，还具有自修复、可注射以及良好的力学性能。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

基于甲基丙烯酰基甘氨酰胺的水凝胶，由以甲基丙烯酰基甘氨酰胺为单体的聚合物和水组成，水凝胶的含水量在55—80wt％(水的质量/水凝胶的质量*100wt％)，在上述聚合物中，每个重复单元的侧链上设有两个酰胺基团和一个侧甲基基团，聚合度为2000—5000，优选3000—4000。

在上述水凝胶中，聚合度与含水量呈现反比关系，即随着甲基丙烯酰基甘氨酰胺单体用量的增加含水量会发生下降。

上述水凝胶的制备方法，按照下述步骤进行：将甲基丙烯酰基甘氨酰胺为单体在水相条件下溶解，加入引发剂，在无氧条件下由引发剂引发甲基丙烯酰基甘氨酰胺的碳碳双键进行自由基聚合。

在上述制备方法中，所述水相选择去离子水。