[发明专利]一种H2S刺激响应水凝胶的制备及应用

说明书

本发明公开了一种H₂S刺激响应水凝胶的制备及应用，所述方法是采用壳聚糖的分子链上含有大量氨基和羟基，能与Cu²⁺形成配位结构，触发壳聚糖形成稳定的水凝胶，且成胶迅速，约五秒内即可形成水凝胶。当环境中存在H₂S时，能将水凝胶中的交联剂Cu²⁺竞争出来，导致水凝胶瓦解，释放水凝胶中包埋的探针，实现对H₂S定量检测或药物可控释放；本发明方案操作简单、成本低、合成速度快且实施便利，其所制得的H₂S刺激响应水凝胶性能稳定且不仅可用于H₂S检测，还可用于在H₂S刺激下进行药物的可控释放，另外在样品检测、食品安全分析、工业环境监测、药物释放材料等具有广阔应用前景。

技术领域

本发明方案涉及分析化学领域，具体涉及一种H₂S刺激响应水凝胶的制备及应用，其可用于样品中H₂S的检测和H₂S触发的药物的释放。

背景技术

水凝胶是一类能够在水中溶胀并且具有高含水量的高分子聚合物材料。该材料通过高分子链之间的作用力（如分子间静电作用、氢键等作用力）或化学键形成三维网状结构。研究表明一些水凝胶能感知外界环境刺激，如pH值、温度、离子强度、压力、光、电、待测目标物等微小变化，导致水凝胶结构、能量状态等发生变化并产生一定的信号响应。基于高分子水凝胶对外界环境的敏感性，研究者们设计了许多功能化刺激响应型高分子水凝胶材料，构建了目标物刺激响应的传感器，实现了金属离子、生物大分子和细胞等物质分析检测。

壳聚糖由甲壳素经过脱乙酰化处理后获得，是自然界中含量最丰富的天然碱性多糖。壳聚糖的分子链上含有大量氨基和羟基，能与许多小分子、离子或者聚合物反应生成壳聚糖基的衍生物或者高分子复合材料。壳聚糖可以与其他亲水性单体通过物理或化学交联的形式形成具有网格结构的高分子聚合物材料，其中壳聚糖水凝胶是最常见的壳聚糖基高分子材料。

发明内容

本发明的目的在于提供一种H₂S刺激响应水凝胶的制备及应用，其可用于环境样品、生物样品等场景中H₂S的高灵敏检测以及在H2S触发的药物释放。

为了实现上述的技术目的，本发明采用的技术方案为：

一种H₂S刺激响应水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：

（1）按照1 g：200 mL的固液比将壳聚糖溶解于醋酸溶液中，然后对其进行超声处理以去除溶液中悬浮的气泡，制得溶液A；

（2）往溶液A中加入化学探针，然后将其分散均匀在溶液A中，制得溶液B；

（3）往溶液B中加入铜离子并混合均匀，使其触发壳聚糖单体聚合，制得水凝胶；

（4）将制得的水凝胶进行洗涤处理后，去除未聚合的铜离子以及多余的化学探针，即可制得H₂S刺激响应水凝胶。

进一步，步骤（1）中醋酸溶液的质量百分浓度为0.2%。

优选的，步骤（1）中壳聚糖的添加量为0.025 g，醋酸溶液的添加量为5 mL。

优选的，步骤（2）中的化学探针为1 mM的亚甲基蓝，其添加量为20 μL。

进一步，步骤（4）中的洗涤处理的洗涤液为蒸馏水。

优选的，步骤（4）中洗涤处理的次数为3次。

进一步，步骤（4）中还包括对洗涤处理后的水凝胶用滤纸吸干游离的水分。