[发明专利]一种快速葡萄糖响应的互穿网络聚合物微凝胶及其制备方法

说明书

本发明一种快速葡萄糖响应的互穿网络聚合物微凝胶及其制备方法，所述方法包括步骤步骤1，将3‑氨基丙烯酰胺苯硼酸、丙烯酰胺类单体、第三单体、交联剂和乳化剂溶解在蒸馏水中，得到混合体系A；步骤2，将壳聚糖溶解在混合体系A中，得到混合体系B；步骤3，将混合体系B与引发剂在无氧气的条件下25～80℃反应3～7h得到混合体系C；步骤4，将混合体系C中的产物去除杂质后冷冻干燥，得到所述微凝胶；CS的氨基与硼酸配位，形成硼负离子，从而提高含PBA的微凝胶在生理环境下对葡萄糖的响应程度，在生理pH下对葡萄糖有很好的响应强度和响应速率。

技术领域

本发明涉及属于生物医用高分子材料领域，具体为一种快速葡萄糖响应的互穿网络聚合物微凝胶及其制备方法。

背景技术

糖尿病是一种常见的内分泌疾病，是由于人体内缺乏胰岛素或其受体异常所致。及时、准确和快捷地检测血糖含量，有效的对糖尿病进行监测和治疗变得越来越重要。葡萄糖响应型凝胶可以对体内的葡萄糖浓度进行监控并自动给出响应，释放负载的胰岛素，实现对糖尿病患者血糖浓度的智能调控。

苯硼酸(简写为PBA)稳定性好且不会引起生物体的免疫反应。硼酸及其衍生物基团可以与含有二醇或二羟基的化合物生成可逆共价化合物，具体地，苯硼酸基团在水溶液中以两种形式存在：一种是不带电荷的疏水性基团；另一种是带电荷的亲水性基团，这两种形式在水溶液中能保持平衡状态。当葡萄糖加入到水溶液体系中，苯硼酸基团的带电基团可与葡萄糖的二醇基团，通过共价键形式形成稳定化合物。因此，平衡朝着带电荷也就是亲水性基团方向移动，使得凝胶结构发生溶胀，使得包含在凝胶网络中的胰岛素释放，可将这种葡萄糖响应作为葡萄糖感应器，可制成不同的体系，用于葡萄糖的检测。

然而，PBA的解离常数(pKa)为8.6，当pH为7.3时，水溶液中大部分的PBA处于未电离状态，与葡萄糖的结合力很弱，响应程度很低。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种快速葡萄糖响应的互穿网络聚合物微凝胶及其制备方法，制备方法简单、合成路线简便、反应条件温和、适于工业化生产，可降低PBA的pKa，在生理pH下对葡萄糖有很好的响应强度和响应速率。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种快速葡萄糖响应的互穿网络聚合物微凝胶的制备方法，包括如下步骤，

步骤1，将3-氨基丙烯酰胺苯硼酸、丙烯酰胺类单体、第三单体、交联剂和乳化剂溶解在蒸馏水中，得到混合体系A，其中丙烯酰胺类单体为含有丙烯酰胺的有机物，第三单体为N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸二甲基乙酯或N-异丙基丙烯酰胺；

步骤2，将壳聚糖溶解在混合体系A中，得到混合体系B，其中壳聚糖的质量与3-氨基丙烯酰胺苯硼酸、丙烯酰胺类单体和第三单体的质量和的比值不超过5％；

步骤3，将混合体系B与引发剂在无氧气的条件下25～80℃反应3～7h得到混合体系C；

步骤4，将混合体系C中的产物去除杂质后冷冻干燥，得到快速葡萄糖响应的互穿网络聚合物微凝胶。

优选的，步骤1中所述的3-氨基丙烯酰胺苯硼酸占3-氨基丙烯酰胺苯硼酸、丙烯酰胺类单体和第三单体总质量的1％～15％，丙烯酰胺类单体与第三单体的质量比为1:(2～12)。

优选的，步骤1中所述的交联剂为N,N′-亚甲基双丙烯酰胺，乳化剂为十二烷基硫酸钠或十二烷基磺酸钠。

优选的，步骤1中所述的交联剂占3-氨基丙烯酰胺苯硼酸、丙烯酰胺类单体和第三单体总质量的0.5％～2％，乳化剂占3-氨基丙烯酰胺苯硼酸、丙烯酰胺类单体和第三单体总质量的5％～10％。

优选的，步骤2中将壳聚糖溶解在混合体系A中后搅拌，得到混合体系B，搅拌速率为650～1080r/min。