[发明专利]导电水凝胶器件及其制备方法和应用

说明书

本申请提供一种导电水凝胶器件及其制备方法，该导电水凝胶器件的水凝胶由带正电荷的聚合物与多酸通过静电作用形成，其上的导电线路是通过打印银离子溶液后进行紫外光照还原形成，得到的导电水凝胶器件无毒、具有抗菌活性。本申请还提供该种导电水凝胶器件在可穿戴医疗检测设备或者植入式医疗检测设备中的应用。

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种导电水凝胶器件及其制备方法和其在可穿戴医疗设备或者植入式医疗设备中的应用。

背景技术

水凝胶是一种以水为分散介质，具有三维网状交联结构的高分子凝胶类材料。导电水凝胶是水凝胶中的一种，结合了水凝胶和导电物质的双重特性，在保持结构稳定性的前提下，可以具有不同的电导率区间。

现有的医用导电水凝胶大部分为各向同性，进一步做成器件需要在水凝胶表面单独做电极等导电线路，步骤繁琐，并且导电线路和水凝胶之间的附着力差。另外，水凝胶体系中残留的引发剂等不能完全排出，做成植入器件后对人体有害，甚至完全不能植入人体。

有鉴于此，提供一种制备工艺简单、对人体无害、无毒的导电水凝胶器件及其制备方法，是目前亟待解决的技术问题。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种导电水凝胶器件的制备方法，其包括如下步骤：由带正电荷的聚合物、多酸和水制备聚合物/多酸混合溶液；将该聚合物/多酸混合溶液进行冷冻、解冻，得到所需形状的聚合物/多酸水凝胶；制备银离子溶液，并用该银离子溶液在该聚合物/多酸水凝胶的表面形成具有预定图案的线路雏形；对该线路雏形进行紫外光照，对银离子进行原位还原，得到导电线路；以及在该导电线路上集成所需功能元件，完成封装，得到导电水凝胶器件。

根据本发明的一个实施方式，该聚合物/多酸混合溶液的制备包括如下步骤：以待形成的聚合物/多酸混合溶液的总重量为基准计，将10～25wt％的带正电荷的聚合物溶于水中，形成聚合物溶液；将0.5～5wt％的多酸溶于水中，形成多酸溶液；以及将该多酸溶液与该聚合物溶液混合均匀，形成聚合物/多酸混合溶液，水占该聚合物/多酸混合溶液的百分比为70-89.5wt％。

根据本发明的一个实施方式，该带正电荷的聚合物为主链或侧链含有氨基、吡啶基、咪唑基、季鏻盐或者季铵盐的聚合物。根据本发明的另一个实施方式，该带正电荷的聚合物包括以下物质中的一种或多种：聚乙烯亚胺、多聚赖氨酸、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、聚2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯、聚2-叔丁基氨乙基甲基丙烯酸酯和壳聚糖。根据再一个实施方式，该带正电荷的聚合物为含有氨基的聚合物，包括以下物质中的一种或多种：聚乙烯亚胺、多聚赖氨酸、聚丙烯酰胺、聚N-异丙基丙烯酰胺、聚2-(二甲氨基)甲基丙烯酸乙酯。

根据本发明的一个实施方式，该多酸包括以下物质中的一种或多种：磷钨酸、硅钨酸、磷钼酸、铕钼酸及镝钼酸。

根据本发明的一个实施方式，该冷冻为-10℃～-30℃冷冻5-30分钟，该解冻为在10℃～30℃解冻30－180分钟。

根据本发明的一个实施方式，该银离子溶液的制备包括如下步骤：以所述银离子溶液的总重量为基准计，该银离子溶液包括40～80wt％的银盐以及余量的水。进一步地，所述银盐包括硝酸银或溴化银。

根据本发明的一个实施方式，该线路雏形是通过打印或涂覆方式形成，该打印由喷墨打印机或电流体动力学喷墨打印设备实现。

根据本发明的一个实施方式，该紫外光照步骤的紫外光的波段为200～400nm，光强度为10～50mW/cm²，光照时间为5～300秒。

本发明还提供一种由上述制备方法制备的导电水凝胶器件，包括聚合物/多酸水凝胶、形成于其上的导电线路及功能元件，以及将该聚合物/多酸水凝胶、导电线路及功能元件进行封装的封装结构。