[发明专利]可拉伸、自愈合、刺激响应的生物高分子水凝胶

说明书

可拉伸、自愈合、刺激响应生物高分子水凝胶，所述的水凝胶采用透明质酸水溶液在pH值调节至2‑5.5的条件下与金属离子混合得到，金属离子为Fe³⁺或Cu²⁺或Co²⁺或Ni²⁺或Zn²⁺或Cd²⁺或Ag⁺，金属离子以离子盐的形式加入，所述的透明质酸水溶液的浓度为1wt%‑4wt%，透明质酸钠的分子量为100‑200万，所述的水凝胶同时具有可拉伸、自愈合、刺激响应特性。本水凝胶基于天然的生物高分子，水凝胶的合成过程非常快速和简单，具有拉伸、自愈合、刺激响应系列本征功能。

技术领域

本发明涉及水凝胶，特别涉及生物高分子水凝胶，属于化学技术领域。

背景技术

水凝胶是一种含水的三维网络结构的化学物质，可以由低分子量凝胶剂、生物高分子或者合成聚合物制备得到。截至目前，科学家已经设计合成了多种功能的水凝胶，例如可拉伸水凝胶、自愈合水凝胶、刺激响应水凝胶、光图案化水凝胶等等。然而，很少有水凝胶同时具备可拉伸、自愈合、刺激响应、光图案化的功能。一些生物组织（如皮肤）就是基于生物高分子的水凝胶，它表现出良好的延展性、快速的自愈能力以及对pH、温度、离子甚至光具有多重刺激响应。低分子量凝胶剂具有良好的刺激响应和触变性能，然而，这种自组装水凝胶通常具有很弱的力学性能，不能像生物组织那样被拉伸。由合成聚合物制成的水凝胶可以设计成高度可拉伸的材料，但共价交联会损害其自愈性和刺激响应性。动态化学键交联的聚合物是一种新型的合成聚合物，可以构建成具有生物组织性能的智能水凝胶，但复杂的合成过程和有毒的有机成分严重制约了其应用。

生物高分子是自然界中一类丰富的可再生的天然生物资源，是石油合成聚合物的理想替代品。中国专利申请号2015101889188证明天然的生物高分子壳聚糖可以通过金属离子交联形成多重刺激响应的可模塑水凝胶。然而，由于壳聚糖聚合物链中的胺基与金属离子之间的结合强度高，因此制备得到的水凝胶非常易碎。因此，这种水凝胶既不可拉伸也不可自愈合。因此，开发一种多功能的生物高分子水凝胶，将生物组织的这些特性结合起来具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可拉伸、自愈合、刺激响应的生物高分子水凝胶。

为实现本发明的目的，采用了下述的技术方案：可拉伸、自愈合、刺激响应生物高分子水凝胶，所述的水凝胶采用透明质酸水溶液在pH值调节至2-5.5的条件下与金属离子混合得到，金属离子为Fe³⁺或Cu²⁺或Co²⁺或Ni²⁺或Zn²⁺或Cd²⁺或Ag⁺，金属离子以离子盐的形式加入，所述的透明质酸水溶液的浓度为1wt%-4wt%，透明质酸钠的分子量为100-200万，所述的水凝胶同时具有可拉伸、自愈合、刺激响应特性。

进一步的；所述的金属离子为Fe³⁺，所述的水凝胶同时具有可拉伸、自愈合、刺激响应、光图案化特性。

进一步的；所述的透明质酸水溶液采用透明质酸钠粉末与水混合制成，水凝胶中透明质酸钠粉末与金属离子的比例为1g：2-4mmol。

进一步的；所述的水凝胶采用透明质酸水溶液在pH值调节至3.5-4.5的条件下与金属离子混合得到。

进一步的；所述的水凝胶拉伸长度为原长度的50倍以上，自愈合时间小于等于10秒。