[发明专利]一种铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明属于水凝胶技术领域，公开了一种铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶及其制备方法与应用。所述铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶主要由明胶甲基丙酸酯、N,N‑二甲基丙烯酰胺、α‑甲基丙烯酸及铌酸钾钠纳米粒子在引发剂的作用下聚合而成；所述明胶甲基丙酸酯是由甲基丙烯酸酐改性明胶得到；所述铌酸钾钠纳米粒子是通过改性剂改性铌酸钾钠得到的纳米粒子；所述改性剂为聚乙二醇6000、聚乙二醇100，聚乙二醇20000、十二烷基硫酸钠、溴化十六烷基三甲铵、烷基糖苷中一种以上。本发明的铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶力学性能好、保湿性好、生物相容性好；应用于医用敷料领域。

技术领域

本发明属于水凝胶技术领域，具体涉及一种铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶材料及其制备方法与应用。

背景技术

传统合成的水凝胶总是内部是软的、易脆的。最近几年也有研究来提高水凝胶的力学性能，如采用引入牺牲键、双网络等。但是水凝胶仍然被称为软材料、弹性模量很低。高分子水凝胶是一类具有化学或物理交联结构，可吸收大量水分但不溶于水的大分子聚集体，可同时兼具固体和液体的双重性，也具有一定的力学强度，但是传统高分子水凝胶材料自身存在一些难以克服的性能缺点，尤其是应用在人体关节软骨、半月软骨、肌腱等部位，需要机械强度比较大的高分子水凝胶，然而大多数高分子水凝胶十分脆弱。

面对常规水凝胶强度低、脆性高的缺点，虽然已经有几种类型的无机纳米颗粒，如黏土和石墨烯氧化物，可形成显著增强的机械性能的聚合物纳米复合水凝胶，然而黏土的复杂加工和聚合物、石墨烯氧化物黑色颜色，严重限制了其应用。

发明内容

为了克服上述现有的技术的缺点与不足，本发明的目的在于提供一种铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶及其制备方法。本发明采用铌酸钾钠纳米粒子、明胶甲基丙酸酯(GelMA)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、α-甲基丙烯酸(MAAC)复合，得到复合水凝胶。所述复合水凝胶是一种三维网络状并具有一定强度的水凝胶，具有一定柔韧性、较好的保湿性、良好的生物相容性。本发明的水凝胶既具有强的共价键又有大量的氢键聚集作为牺牲键和可交联作用。本发明选用的DMAA是氢键的受体，α-甲基丙烯酸(MAAC)是氢键的供体，二者和氢键具有很好的匹配。

本发明的再一目的在于提供上述复合水凝胶的应用。所述复合水凝胶在医用敷料领域中的应用。

本发明的目的通过以下技术手段实现：

一种铌酸钾钠纳米粒子复合水凝胶，主要由明胶甲基丙酸酯(GelMA)、N,N-二甲基丙烯酰胺(DMAA)、α-甲基丙烯酸(MAAC)(甲基丙烯酸)及铌酸钾钠纳米粒子在引发剂的作用下聚合而成(简称为KNN/GelMA/DMAA/MAAC复合水凝胶)。

所述明胶甲基丙酸酯(GelMA)是由甲基丙烯酸酐改性明胶得到；所述铌酸钾钠纳米粒子是通过改性剂改性得到的纳米粒子；所述改性剂为聚乙二醇6000(PEG-6000)、聚乙二醇100，聚乙二醇20000、十二烷基硫酸钠、溴化十六烷基三甲铵、烷基糖苷中一种以上。

所述明胶甲基丙酸酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、α-甲基丙烯酸及铌酸钾钠纳米粒子的质量比为(3～15)：(4～16)：(10～20)：(0.02～0.8)；

所述引发剂与甲基丙烯酸的质量比为(1～10)：(50～100)。

所述铌酸钾钠纳米粒子的制备方法，包括以下步骤：将铌酸钾钠粉体与改性剂通过湿法球磨进行改性，获得铌酸钾纳米粒子。

所述改性剂优选为聚乙二醇、十二烷基硫酸钠、溴化十六烷基三甲铵、烷基糖苷中一种以上，所述球磨的时间为6～12h，球磨的转速为200～450rpm。

所述铌酸钾钠纳米粒子的具体制备方法为：