[发明专利]一种超多孔水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型超多孔水凝胶的制备方法。首先将大分子蛋白溶于超纯水中配制成蛋白溶液，然后加入无机盐和交联剂β‑二亚胺锌配合物和1,2,7,8‑二环氧辛烷，调节溶液的pH至2～5.5，搅拌均匀后水浴加热40‑80℃保持0.5‑5h，经反复高温蒸汽处理和水洗后干燥，即得超多孔水凝胶。该水凝胶孔隙率75‑90%，最大压缩应变和压缩应力分别可达70%和5.5MPa，5～10s可达到溶胀平衡。本发明多孔水凝胶生物相容性好，可作为药物缓释载体和组织填充材料以及分离纯化介质等。

技术领域

本发明涉及一种新型超多孔水凝胶的制备方法，具体涉及基于水溶性大分子蛋白制备超多孔水凝胶。

背景技术

水凝胶是一种富含水分的具有三维网状结构的高分子聚合物，可应用于组织工程填充及药物缓释等领域。常规制备的水凝胶的机械性能、溶胀速率等普遍较差而限制了其应用范围，因此具有好的机械强度和高的溶胀速率的（超）多孔水凝胶的设计和制备已成为近年来的研究热点。

多孔水凝胶具有明显的孔道结构，可以通过毛细作用吸水而快速实现溶胀平衡。由于多孔结构的引入往往直接导致凝胶力学性能的明显下降。此外，目前多数多孔水凝胶普遍存在多方面的缺陷，如孔隙率不高或孔的贯通性较差；或孔道结构不稳定，容易失水闭合；或生物相容性欠佳；或降解速率太快；或功能较为单一等等。

发明内容

本发明的目的在于提供一种以水溶性蛋白质大分子为核心原料制备具有高的溶胀速率，稳定的孔道结构，优异的生物相容性，以及良好的孔隙率和良好的机械性能的新型超多孔水凝胶，以克服目前多孔水凝胶的主要缺陷，有望用于组织填充及修复材料、药物载体及分离纯化介质等领域。

本发明实现过程如下：

一种超多孔水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将水溶性大分子蛋白质溶于超纯水中，加入交联剂β-二亚胺锌配合物和1,2,7,8-二环氧辛烷，以及无机盐水溶液混合均匀；

（2）调节溶液pH至2～5.5，40-80℃进行交联反应得含盐多孔水凝胶；

（3）对交联后凝胶进行高压蒸汽处理和蒸馏水浸泡洗涤，除去无机盐和残留的交联剂，最后经过干燥获得超多孔水凝胶；

上述水溶性大分子蛋白质为类人胶原蛋白（LHC）、人血清白蛋白（HSA）、牛血清白蛋白（BSA）、兔精子自身抗原（RSA）、前列腺特异性抗原(PSA)、乳清蛋白（WP），蛋白质水溶液的浓度为50- 400 mg/mL；

上述步骤（1）中，所述的无机盐为钠盐、铵盐、钾盐，如氯化钠、磷酸钠、磷酸氢钠、硫酸铵、硝酸铵、硝酸钾、硫酸钾、氯化钾，无机盐的浓度为10- 350 mg/mL，加入无机盐的体积与蛋白溶液的体积比为20:1~10:5；

上述步骤（1）中，交联剂的浓度均为0.1-5.0% (wt)，体积为蛋白溶液体积的1-20%，优选交联剂的浓度均为0.5-2.0% (wt)，体积为蛋白溶液体积的5-10%。

上述步骤（2）中，交联时间为0.5-5h，优选1- 3 h。

上述高压蒸汽处理和蒸馏水浸泡洗涤具体为：第一次将样品在110-121℃下保持时间5-30min，优选保持时间10-20min，然后超纯水浸泡洗涤2-5天；第二次将样品在110-121℃保持1-3 h，优选保持时间1.5-2.5h，然后超纯水浸泡洗涤1-3天，控制交联剂的残留总量低于2μg/g。

样品干燥采取烘干、真空冷冻干燥或超临界二氧化碳干燥。