[发明专利]一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用。所述超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法包括：使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂、盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60‑100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却，制得超分子低共熔溶剂凝胶。本发明制备方法简单绿色、操作方便、反应条件温和，无需繁琐的合成纯化步骤，生产成本低，适用于大规模生产。本发明制备的超分子低共熔溶剂凝胶，相比水凝胶具有更加优异的热稳定性和极低的蒸汽压；同时该超分子低共熔溶剂凝胶具有良好的触变性、可注射性、离子导电性和使用安全性，在离子皮肤、凝胶电解液和3D生物打印领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于超分子凝胶技术领域，具体涉及一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

“超分子低共熔溶剂凝胶”是最近才发展起来的一种新兴材料，指的是由低分子量胶凝因子(LMWG)通过可逆的非共价键相互作用在低共熔溶剂(DES)中自组装形成的超分子凝胶。

低共熔溶剂是指由一定化学计量比的氢键受体(如季铵盐)和氢键给体(如酰胺、羧酸和多元醇等化合物)组合而成的两组分或三组分低共熔混合物，其凝固点显著低于各个组分纯物质的熔点。

低共熔溶剂有着与传统的离子液体相似的物理化学性质，例如，可忽略的蒸气压，较高的热稳定性，良好的离子电导率，较宽的电化学窗口等。不仅如此，低共熔溶剂还具有一些独特的优势，例如成本低，易于获得，无毒且可生物降解等。然而，基于DES的超分子低共熔溶剂凝胶鲜见文献报道。开发结构多样的低分子量凝胶因子，制备功能性超分子低共熔溶剂凝胶，并进一步探索其潜在应用具有重要意义。

天然核苷，尤其是鸟苷(G)及其衍生物，可通过形成高度有序的G-四链体结构而形成超分子凝胶(G4凝胶)。迄今为止，基于鸟苷的超分子G4凝胶的制备和应用仅限于水相。而水凝胶对其它功能性成分的溶解能力有限，且在环境条件下容易蒸发而脱水。在严格的无水或低水介质，如低共融溶剂中，开发新型超分子G4凝胶，并将其应用范围由水相拓展到非水相体系，具有重要的理论和现实意义。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种超分子低共熔溶剂凝胶及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法，其包括：

使包含鸟苷和/或鸟苷衍生物、硼酸化合物、低共熔溶剂的盐溶液和/或碱溶液的混合反应体系于60-100℃加热至完全溶解，之后将所述混合反应体系冷却至室温，制得超分子低共熔溶剂凝胶。

本发明实施例还提供了前述方法制备的超分子低共熔溶剂凝胶，所述超分子低共熔溶剂凝胶于环境温度敞开体系中稳定存在3个月以上，所述超分子低共熔溶剂凝胶的离子电导率为1.36-7.78mS/cm。

本发明实施例还提供了前述超分子低共熔溶剂凝胶于制备凝胶电解液、凝胶生物墨水、离子皮肤或3D生物打印领域中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明提供的超分子低共熔溶剂凝胶的制备方法中，鸟苷和硼酸化合物均为商业来源、价格便宜、反应条件温和，无需繁琐的合成和纯化步骤，适用于大规模生产；

(2)鸟苷水凝胶在环境条件下容易蒸发而脱水，本发明制备的鸟苷超分子低共熔溶剂凝胶，属于非水相体系，相比水凝胶具有更加优异的热稳定性和极低的蒸汽压，使设备可以在自然环境条件下持续更长时间，无需额外的密封或封装步骤；

(3)本发明制备的超分子低共熔溶剂凝胶，原料廉价易得、成本低廉、易于制备，且生物相容性好；