[发明专利]一种自愈性可注射超分子水凝胶及其制备方法与用途

说明书

本发明涉及一种自愈性可注射超分子水凝胶及其制备方法与用途，该水凝胶是由商业来源的鸟苷和芳基硼酸化合物，在盐水或碱水溶液中加热冷却制备而成。本发明的制备过程简单绿色、操作方便，无需繁琐的合成和纯化步骤，生产成本低，适用于大规模生产。制得的超分子水凝胶具有良好的自愈性、粘弹性、可注射性、离子电导性、力学性能可调控性和使用安全性，在离子皮肤、凝胶电解液领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于水凝胶的制备领域，特别涉及一种自愈性可注射超分子水凝胶及其制备方法与用途。

背景技术

自愈性凝胶材料指凝胶在受到外力破坏，如切割、穿孔后，仍可恢复其宏观性质和功能的一类智能软材料，在柔性器件、可穿戴设备、组织工程、药物缓控释等领域具有广泛应用，可降低材料的维修和替换成本，提高材料使用寿命。然而，目前所报道的具有自愈性的凝胶材料大部分为基于高分子胶凝剂的聚合物凝胶，仅有少量自愈性凝胶为基于小分子胶凝剂的超分子凝胶，且胶凝剂结构复杂，合成步骤繁琐，生产成本较高。

超分子凝胶通常是由小分子胶凝剂通过非共价键相互作用，如：氢键、范德华力作用、π-π堆积作用等自组装而形成的介于固体和液体之间的一种软材料；其制备方法通常是将小分子胶凝剂在合适的溶剂中加热至完全溶解，自然冷却形成凝胶。由于非共价键相互作用较弱，超分子凝胶的机械性能普遍较差，脆弱易碎，韧性不足。因而，超分子凝胶在实际应用中通常需要在热溶液状态下进行，如制备凝胶电解液，则需要预先将电解液加热，在热溶液状态下组装到电池内部，操作繁琐。这些缺点大大限制了超分子凝胶在实际生活中的应用。

制备兼具自愈性和可注射性的超分子凝胶可有效解决这一技术问题：其可注射性方便其在室温及各种复杂环境中，如高压、真空、生物体内等操作使用；其快速自愈性可以保证凝胶材料在注射过程中经剪切变稀后恢复至凝胶状态，维持其作为凝胶材料本身的优势，如防止泄露、缓释特性等。

基于以上情况，当今对自愈性可注射超分子凝胶的研究还远远不能满足社会的需求。如何提供一种制造工艺简单、易于大规模生产制备、易于后续加工使用的自愈性可注射超分子凝胶及其制备方法成为该领域急需解决的一大挑战。

发明内容

本发明的技术方案概述如下：

一种自愈性可注射超分子水凝胶的制备方法，用下述方法制成：

分别称取一定质量的鸟苷和芳基硼酸化合物，将其加入到盐水或碱水溶液中，加热至沸腾使其完全溶解，自然冷却，即制成一种超分子水凝胶。

所述芳基硼酸化合物为吡啶-4-硼酸或苯硼酸。

所述盐水或碱水溶液阳离子为K⁺或Na⁺,阴离子为Cl^-、SO₄^2-、NO₃^-、OH^-一种以上或者Ba(NO₃)₂、Pb(NO₃)₂、Tb(NO₃)₃、Eu(NO₃)₃中的任意一种。

鸟苷与芳基硼酸化合物摩尔比为1:0.5-1:2。

鸟苷的质量所占盐水或碱水溶液的质量百分比为0.8%-7%。

盐水或碱水溶液的浓度为0.03-2 mol/L。

所述自愈性可注射超分子水凝胶的离子电导率为9-182 mS/cm。

所述自愈性可注射超分子水凝胶还包含高分子化合物聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、琼脂、明胶、羧甲基纤维素钠、壳聚糖。

所述自愈性可注射超分子水凝胶在离子皮肤、凝胶电解液中的应用。