[发明专利]一种pH响应型高强度导电水凝胶的制备方法及用途

说明书

本发明涉及生物技术领域内的一种pH响应型高强度导电水凝胶的制备方法及其用途，所述的制备方法包括，制备5‑20wt%γ‑聚谷氨酸水溶液，得到第一反应液；然后加入γ‑（2,3‑环氧丙氧基）丙基三甲氧基硅烷，充分搅拌均匀后得到第二反应液；向第二反应液中加入水解的正硅酸乙酯调节水凝胶的交联程度，从而获得pH响应型高强度导电水凝胶。通过本发明制备的水凝胶具有高吸水性、可调的力学性能、良好的药物负载能力及pH调控的药物释放行为、良好导电性及和生物相容性。该水凝胶制备时间短，方法简单，能耗低，可广泛应用于药物载体、伤口敷料、生物传感等方面的应用。

技术领域

本发明涉及一种高分子生物医用材料，特别涉及一种导电水凝胶的制备方法及其用途。

背景技术

聚谷氨酸（γ-PGA），它是一种水溶性，可生物降解，且不含毒性，使用微生物发酵法制得的生物高分子。通过化学交联剂、射线照射等交联方式可形成具有三维网络交联的γ-PGA水凝胶材料。γ-PGA水凝胶材料具有良好的生物相容性、保水性与导电能力，可用作医药载体、创伤敷料、化妆品、生物传感等。

中国发明专利CN101891954A公开了一种聚谷氨酸水凝胶的制备方法，其公开日：20101124，该方法以聚谷氨酸为主要原料、乙二醇二缩水甘油醚为交联剂、反应过程中每隔一定时间调节体系pH值制备水凝胶，包括将15％-30％聚谷氨酸溶解于蒸馏水中，按聚谷氨酸单体摩尔量的20％-50％加入相应量的乙二醇二缩水甘油醚，搅拌均匀，调节体系的pH环境为3-5，在40-80℃反应，每1-2小时调节体系pH至初始值，反应时间4-10小时；制备好的水凝胶进行充分溶胀透析，干燥。该反应在水溶液中进行，有利于环保；制备时间短，所得水凝胶吸水率高，溶胀速率快，具有生物可降解性。该方法制得的水凝胶可用于药物载体、医疗卫生用品、农林园艺用保水剂、化妆品与食品增稠剂以及防结露剂、絮凝剂和水处理剂等。其不足之处在于：交联剂的量较多，造成了浪费，而乙二醇二缩水甘油醚对人体有一定的毒性，且反应时间较长，在反应过程中需要每隔一段时间注意反应的pH值的变化情况，反应所得到的水凝胶还需要进行溶胀透析与冷冻干燥，过程比较繁琐，用于材料的大批量制备有明显的缺点。

发明内容

本发明的目的在于提供一种pH响应型高强度导电水凝胶的制备方法，使其成本低廉，易于制备，且水凝胶的强度较大并可安全用作药物的载体。

为此，本发明提供的一种pH响应型高强度导电水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将γ-聚谷氨酸（γ-PGA）溶入装有水溶液的烧杯中，并置于磁力搅拌器上搅拌均匀，直至γ-聚谷氨酸完全溶解，得到γ-聚谷氨酸水溶液，作为第一反应液；

（2）然后将γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷（GPTMS）边缓慢地加入到第一反应液中，搅拌均匀得到第二反应液；GPTMS作为交联剂；

（3）另将正硅酸乙酯（TEOS）与水混合反应得到水解后的正硅酸乙酯水溶液；

（4）将正硅酸乙酯水溶液边搅拌边缓慢加入到第二反应液中，搅拌15-25min，停止搅拌，将溶液取出放入烘箱中6-8h，得到γ 聚谷氨酸水凝胶，即为pH响应型高强度导电水凝胶。

优选地，所选γ-聚谷氨酸的分子量为20万-200万单位,此分子量下的γ-聚谷氨酸较易得到，有利于水凝胶的大量生产。

优选地，第一反应液中γ-聚谷氨酸的质量浓度为5-20wt%，此浓度下的γ-聚谷氨酸能较快溶解。

作为本发明的进一步改进在于，步骤（2）中加入γ-(2,3-环氧丙氧基)丙基三甲氧基硅烷与第一反应液的质量比为1：（9-11），此用量下γ-聚谷氨酸能更多的交联在一起，水凝胶结构更为稳定。