[发明专利]一种纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)将聚乙烯醇和碱催化剂溶于良溶剂中，再加入含光聚合官能团化合物P，加热条件下发生反应，反应结束后将所得反应液倒入不良溶剂中重沉淀，然后将沉淀物纯化、干燥得到光聚合官能团修饰的PVA-P；

(2)将光聚合官能团修饰的PVA-P、纳米纤维素以及光引发剂共溶于生物相容性介质中配置成水凝胶前驱体溶液，然后在光源光照条件下，形成纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶；

步骤(1)所述的含光聚合官能团的化合物P为丙烯酸酯类或甲基丙烯酸酯类；

步骤(1)中所述的PVA上的羟基、化合物P、碱催化剂的摩尔比为1：(0.01～0.04)：(0.001～0.01)；

步骤(2)所述水凝胶前驱体溶液中光引发剂与PVA-P的质量比为1:1000；

步骤(2)所述水凝胶前驱体溶液中纳米纤维素的质量浓度为0.1％wt～2％wt；

步骤(2)所述水凝胶前驱体溶液中PVA-P的质量浓度为1％wt～20％wt；

步骤(2)所述的光照条件中，激发波长为210～800nm，光照时间为1～50min，光照强度为1mw/cm²～100mw/cm²。

2.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于：

步骤(1)所述聚乙烯醇的质均分子量为13000～300000；

步骤(1)所述的碱催化剂为有机碱或无机碱；

步骤(1)所述良溶剂为二甲基亚砜，N,N-二甲基甲酰胺中的一种以上；

步骤(1)中所述的不良溶剂为甲醇、丙酮、乙酸乙酯、乙醇和乙醚中的至少一种；

步骤(1)中所述的良溶剂的用量满足每1g的PVA对应加入5～20mL良溶剂。

3.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于：

步骤(1)中所述的聚乙烯醇为质均分子量为13000、89000和230000中的至少一种；

步骤(1)中所述的碱催化剂为三乙胺、N,N二甲氨基吡啶、碳酸钾、氢氧化钠、碳酸氢钠和氢氧化钾中的一种；

步骤(1)中所述的含光聚合官能团的化合物P的结构式如以下式I所示：

其中R₁为-H、甲基、氯甲基、溴甲基中的一种，R₂为酯基、醚基、碳酸酯基、碳链基团中的一种，R₃为羟乙基、甲基、环氧基、卤素基团、羟基、氨基、异氰酸酯基、羧基、酸酐基团中的一种；

步骤(1)中所述的不良溶剂为甲醇、丙酮中的一种以上。

4.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于：

步骤(1)所述的加热条件下反应是指加热至30℃～120℃下反应3～24h；

步骤(1)所述重沉淀的次数为1～20次；

步骤(1)所述纯化是指将重沉淀的产物溶于水并装入透析袋中，在水中透析1～5天；

步骤(1)所述干燥为冷冻干燥。

5.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于：

步骤(2)所述纳米纤维素为纤维素纳米晶、纤维素纳米纤维、细菌纳米纤维素中的一种；

步骤(2)所述光引发剂为2-羟基-4'-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮、1-羟基环己基苯甲酮、2-羟基-2-甲基-1-对羟乙基醚己苯基丙酮、a,a-二乙氧基苯乙酮、a,a-二甲基苯偶酰缩酮、2-甲基-1-(4-甲硫基苯基)-2-吗啉-1-丙酮、2-苄基-2-二甲氨基-1-(4-吗啉苯基)-1-丁酮和2-羟基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮中的至少一种；

步骤(2)所述生物相容性介质为水、缓冲溶液、生理盐水和细胞培养基溶液中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的纳米纤维素增强的光交联聚乙烯醇水凝胶的制备方法，其特征在于：

步骤(2)所述光源为汞灯、氙灯、LED光源、激光光源中的一种。