[发明专利]一种海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种新型海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法，具体为：将聚乙二醇溶于聚乙烯醇溶液中后，通过降低温度使混合溶液发生相分离，然后向已发生相分离的混合溶液中添加纳米羟基磷灰石以稳定相分离体系。通过循环冷冻/熔融方法使水凝胶成型，洗涤出聚乙二醇和纳米羟基磷灰石，获得具有大孔结构的聚乙烯醇水凝胶。与不添加羟基磷灰石而仅通过循环冷冻/熔融方法制备的聚乙烯醇水凝胶相比，本发明所制备的水凝胶具有类似海绵的外观及弹性、三维贯通的多孔结构，高孔隙率（孔径为30~100μm），良好的机械性能及生物相容性。本发明中的海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶在生物医用材料领域具有很大的应用潜力。

技术领域

本发明涉及一种新型海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法，属于生物化工领域。

背景技术

水凝胶是通过化学或物理交联产生的具有三维网络结构的亲水性聚合物。它能吸收大量水溶胀并保持一定的形状。典型的水凝胶常常呈果冻状，柔软而且富有弹性。良好的吸水、保水及缓释特性使其在组织工程，伤口敷料和药物缓控释等领域都展现了良好的应用前景。

制备水凝胶的材料可分为天然高分子材料和化学合成高分子材料两大类，制备方法通常为物理交联和化学交联，其中物理交联指通过离子键、氢键及疏水键相互作用使分子相互缠结而形成的网络结构。物理交联在自然界中非常普遍，尤其在维持生物大分子（如蛋白质、酶及核酸等）的三维空间结构、参与很多生物学反应过程均发挥着非常重要的作用。物理交联常常是动态的、可逆的，对维护水凝胶的强度和韧性方面具有显著作用。化学交联是指运用化学交联剂或光聚合、辐射聚合等技术，引发共聚或缩聚反应产生共价键从而形成的共价交联网络。与物理交联方式相比，化学交联形成的水凝胶力学强度好但韧性差，并且会引入其他物质，因此其生物相容性不如物理交联方法制备的水凝胶。

聚乙烯醇是一种高分子亲水性聚合物，由于其良好的水溶性及生物相容性而被广泛研究用于生物医学领域。聚乙烯醇溶液在低温和室温下反复冷冻-解冻，形成由氢键为主要作用的物理交联，具有优异的机械性能。但该方法制备的水凝胶通常不具有大孔结构，限制了其应用范围。

发明内容

本发明目的是提供一种具有大孔结构、孔隙率高、生物相容性优异的新型海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶及其制备方法。

本发明实现过程如下：

一种海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法：向聚乙烯醇溶液加入聚乙二醇，搅拌至聚乙二醇充分溶解，于室温静置，当混合溶液由澄清变浑浊时，加入纳米羟基磷灰石，搅拌，使纳米羟基磷灰石均匀地分散在混合溶液中，将混合好的溶液转移到模具中常温放置，通过循环冷冻/熔融法制备成水凝胶，用去离子水洗涤除去聚乙二醇和纳米羟基磷灰石以获得具有大孔结构的聚乙烯醇水凝胶。

上述大孔聚乙烯醇水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将聚乙烯醇溶解在85-98℃去离子水，得到质量体积比浓度为8-12%的聚乙烯醇溶液；

（2）将质量体积比浓度为3-10%的聚乙二醇溶液加至步骤（1）的聚乙烯醇溶液中，在常温放置0.5-1 h；

（3）待聚乙烯醇和聚乙二醇澄清混合溶液变浑浊时，将纳米羟基磷灰石以质量体积比浓度6-10%的含量溶于步骤（3）的聚乙烯醇和聚乙二醇混合溶液中；

（4）将步骤（3）混合溶液于常温放置1-1.5 h；通过循环冷冻/熔融法制备成胶，其中冷冻温度为-18℃至-20℃，熔融温度为室温，循环次数3-7次；

（5）将制备好的水凝胶在去离子水中除去聚乙二醇和纳米羟基磷灰石，获得海绵状大孔聚乙烯醇水凝胶。

上述步骤（1）中，聚乙烯醇的分子量为80,000-120,000Da，醇解度大于99%。

上述步骤（1）中，将聚乙烯醇溶解在95℃去离子水中。