[发明专利]一种具有导电性能的可注射自愈合水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种具有导电性能的可注射自愈合水凝胶及其制备方法。本方法首先使用甲基丙烯酸酐改性天然高分子，然后向改性天然高分子溶液中加入吡咯，搅拌1~3h后加入引发剂，反应结束后透析、冷冻干燥得到聚吡咯接枝的天然高分子。接着将聚吡咯接枝的天然高分子溶解于超纯水中，通过Fe³⁺的交联作用，制备得到具有导电性能的可注射自愈合水凝胶。本发明制备的自愈合水凝胶具有导电性和可注射性的特点，其能够通过微创的方式植入体内，修复形状不规则的缺损部位，同时促进伤口愈合。本发明提供的可注射自愈合水凝胶在生物医用材料领域中具有潜在的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体而言，涉及一种具有导电性、良好生物相容性和快速愈创的可注射自愈合水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种由亲水性聚合物交联得到的含有大量水分的软材料，具有优良的理化性能和生物学特性，在药物转运、组织工程等生物医学研究领域中，水凝胶有着重要的应用价值。近年来，可注射水凝胶引起了学者们的广泛兴趣。一般来说，可注射水凝胶在注射入人体前呈液态或是具有剪切变稀性质的半固态，在注射入人体内后能够原位成胶，因此不需要侵入性手术，有效地避免了感染的风险，并减轻了病人的痛苦。目前的可注射水凝胶大多具有刺激响应性，如温度响应性、氧化还原响应性和pH响应性等，能够在适宜的环境刺激下进行溶胶-凝胶转变，这些具有功能性的可注射水凝胶在药物转运、组织工程方面发挥着重要的作用。

导电水凝胶则是由具有导电特性的无机材料或有机导电聚合物制备水凝胶，主要分为碳纳米杂化水凝胶和导电聚合物水凝胶。导电水凝胶将水凝胶的柔软易加工的性能，生物相容性、高水合作用等性能与导电材料的导电性能完美的结合到一起，是许多科研领域研究的热门课题。导电水凝胶广泛应用于能量存储设备、生物传感器、生物电极、生物组织工程以及电刺激给药系统等领域，是一种新型的极有活力的复合材料。

聚吡咯是一种电子导电高分子，在生物医药领域的研究较其他导电高分子更为丰富。聚吡咯不仅具有优越的电化学性能、阳离子功能性，还具有良好的生物相容性。同时，吡咯还可以连接多种化学基团，易于进行改性。这些性质使得聚吡咯在生物医药领域得到广泛应用。在人体的生理功能中，很多生理活动都与电生理活动密切相关，导电水凝胶在神经组织、心肌组织等与电生理活动密切相关的领域的组织修复与再生中具有独特的优势。但与大部分高分子聚合物相同，聚吡咯的溶解及降解性能不理想，将其与其他生物可溶性的材料共聚以改善性能成为许多研究的重点。天然材料是一种可再生资源，广泛存在于动、植物体或人体内，无毒无刺激且生物相容性良好。许多天然高分子都是细胞外基质的主要成分，在生物医学领域比合成高分子更具有吸引力。但是由于天然高分子形成的水凝胶存在不理想的机械性能及流变学性能，因此无法作为理想的可注射材料，在药物缓释及组织工程的应用方面发挥应有的作用。

为了解决上述问题，本专利对天然高分子进行甲基丙烯酸酐改性以接枝聚吡咯，再通过Fe³⁺的交联作用，制备得到具有导电性能的可注射自愈合水凝胶。通过这种方法制备的水凝胶，不仅具有良好的生物相容性，也具备优异的导电性能，扩大了水凝胶在药物缓释及组织工程等方面的应用范围。

发明内容

本发明首先将聚吡咯接枝于天然高分子上，然后利用Fe³⁺交联以制备得到具有导电性、良好生物相容性和快速愈创的可注射自愈合水凝胶。

本发明提供了一种具有导电性能的可注射自愈合水凝胶，其制备和使用方法如下：

(1) 将10质量份天然高分子在4~70℃条件下溶于100~1000质量份溶剂中，滴加1~200质量份甲基丙烯酸酐，搅拌1~3 h后，将混合液透析、冷冻干燥即制备得到甲基丙烯酸酐改性的天然高分子；

(2) 将10质量份甲基丙烯酸酐改性的天然高分子在4~70℃条件下溶于100~1000质量份溶剂中，在室温下加入5~10质量份吡咯，搅拌1~3 h后加入1~5质量份引发剂，继续搅拌10~36 h，最后将混合液透析、冷冻干燥即制备得到聚吡咯接枝的天然高分子；