[发明专利]金属离子响应性凝胶及其制备方法

说明书

本发明提供金属离子响应性凝胶及其制备方法，将1‑乙烯基咪唑(VI)单体、链转移剂二硫化四乙基秋兰姆(DS)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)溶解于N‑N二甲基甲酰胺(DMF)中，混合均匀后，抽真空，置于60‑80℃油浴中反应5‑9h后，冷乙醚提纯，即得到聚乙烯基咪唑(PVI)；将明胶水溶液加入超支化聚氨基酯聚合物(HB‑PBAE)溶液中，旋涡离心混合均匀后，再向上述溶液中加入六水合氯化铁溶液，再次旋涡离心混合均匀，再次向上述混合液中加入聚乙烯基咪唑(PVI)溶液旋涡离心混合均匀后，即得到金属离子响应性凝胶。本发明用RAFT法合成聚乙烯基咪唑(PVI)作为凝胶的原料之一，其中含有的大量咪唑基团能与过渡金属离子Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺络合，使凝胶具有良好的金属离子响应性。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地说涉及一种金属离子响应性凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种三维网络结构，其较高的含水量给伤口起到了良好的保湿作用，能有效促进伤口的愈合，并且水凝胶具有良好的生物相容性、自修复性能，这些优秀性能为凝胶在生物医学传感器、自修复材料、伤口敷料方面提供广阔的应用空间。

刺激响应性水凝胶是一类能够对外界环境刺激做出响应并有相应的物理、化学或构象变化的生物材料。传统的刺激响应性水凝胶主要有pH响应性凝胶、温敏性凝胶，光敏性凝胶、离子响应性凝胶和电磁响应性凝胶等。发生响应后，凝胶一些基本的材料性质会有所改变，譬如溶胀度、孔隙率、物理结构及模量等。近年来刺激响应性凝胶已得到广泛研究，并在药物递送、生物传感器和组织工程支架方面有良好的应用。

咪唑基团和过渡金属离子的络合和解络合作用被广泛的研究，多数二价金属离子都能与咪唑基团很好的络合，并在生物体内发挥着重要作用。其中，金属离子也能与咪唑基团络合，并且金属离子良好的抗菌效果为其作为皮肤伤口敷料提供保障。

发明内容

本发明克服了现有技术中的不足，提供了一种金属离子响应性凝胶及其制备方法，本发明用RAFT法合成聚乙烯基咪唑(PVI)作为凝胶的原料之一，其中含有的大量咪唑基团能与过渡金属离子Cu²⁺、Zn²⁺、Ni²⁺络合，使凝胶具有良好的金属离子响应性。

本发明的目的通过下述技术方案予以实现。

金属离子响应性凝胶及其制备方法，按照下述步骤进行：

步骤1，将1-乙烯基咪唑(VI)单体、链转移剂二硫化四乙基秋兰姆(DS)、引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)溶解于N-N二甲基甲酰胺(DMF)中，混合均匀后，抽真空，置于60-80℃油浴中反应5-9h后，冷乙醚提纯，即得到聚乙烯基咪唑(PVI)；

步骤2，将明胶置于36-38℃的水浴中充分溶解得到明胶水溶液，将明胶水溶液加入超支化聚氨基酯聚合物(HB-PBAE)溶液中，旋涡离心混合均匀后，再向上述溶液中加入六水合氯化铁溶液，再次旋涡离心混合均匀，再次向上述混合液中加入聚乙烯基咪唑(PVI)溶液旋涡离心混合均匀后，即得到金属离子响应性凝胶；

其中，1-乙烯基咪唑(VI)单体、链转移剂二硫化四乙基秋兰姆(DS)和引发剂偶氮二异丁腈(AIBN)的摩尔比为(40-60)：(1-3):(1-3)，铁离子的最终浓度(最终浓度＝铁离子/明胶水溶液、超支化聚氨基酯聚合物(HB-PBAE)溶液、六水合氯化铁溶液和聚乙烯基咪唑(PVI)溶液体积之和)为80-120mM，明胶、超支化聚氨基酯聚合物(HB-PBAE)和聚乙烯基咪唑(PVI)的最终质量分数(最终质量分数＝明胶或超支化聚氨基酯聚合物(HB-PBAE)或聚乙烯基咪唑(PVI)/明胶水溶液、超支化聚氨基酯聚合物(HB-PBAE)溶液、六水合氯化铁溶液和聚乙烯基咪唑(PVI)溶液体积之和)之比为(3-15％)：(5-30％)：(5-15％)。