[发明专利]一种具有自粘附性的坚韧抗冻水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种具有自粘附性的坚韧抗冻水凝胶的制备方法,包括如下步骤：步骤一、配制丙三醇与水组成的混合溶剂，所述的混合溶剂中丙三醇质量分数为10％～90％；步骤二、将丙烯酰胺共聚单体、N‑[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺共聚单体、交联剂和光引发体系加入步骤一中的混合溶剂中，避光搅拌形成前体溶液；步骤三、取步骤二前体溶液置于聚四氟乙烯模具中，在15℃～35℃的温度下，使用与光引发体系相对应的光源，照射一段时间，使得光引发体系产生自由基，丙烯酰胺共聚单体、N‑[三(羟甲基)甲基]丙烯酰胺共聚单体进行自由基聚合反应直至得到水凝胶。本发明制备的水凝胶机械性能及自粘附性优异，同时具有抗冻性能。

技术领域

本发明涉及凝胶的制备方法，具体涉及一种具有自粘附性的坚韧抗冻水凝胶的制备方法。

背景技术

具有高含水量和与天然软组织结构相似的自粘附水凝胶作为重要的生物材料，在外科密封剂、伤口敷料、药物递送、可穿戴设备等领域显示出巨大的应用前景。然而常规水凝胶机械性能不足，缺乏粘性以及许多水凝胶的性能在极端温度下急剧下降，这些缺点限制了水凝胶的应用。

近年来已经合成了多种具有自粘附性能的水凝胶，包括氰基丙烯酸酯基、聚氨基甲酸酯基、聚乙二醇基、聚乙二醇酯基、聚乙烯醇基等种类的水凝胶，但是这些水凝胶存在对于湿润组织的粘附性较低、机械性能较差、高溶胀率、潜在的细胞毒性等问题，限制了它们的应用。针对这些缺点，提出了通过物理相互作用的方法来提高水凝胶的粘附性能。例如鲁雄课题组在【Acs Nano,2017,DOI:10.1021/acsnano.6b05318(基于纳米粘土限制的多巴胺聚合的贻贝类胶粘剂和坚韧水凝胶)】中公开了一种由聚多巴胺、粘土、聚丙烯酰胺组成的粘附性水凝胶，该水凝胶兼具良好的粘性和优异的机械性能，但机械性能在极端温度中会下降，另外需要将多巴胺氧化为聚多巴胺之后再进行制备水凝胶，这种方法耗时且繁琐。之后该团队在【Advanced Functional Materials,2019,DOI:10.1002/adfm.201805964(贻贝启发的接触活性具有高细胞亲和力、韧性和可回收性的抗菌水凝胶，)】中又公开使用甲基丙烯酰胺多巴胺(MADA)和甲基丙烯酸2-(二甲氨基)乙酯共聚并与季铵化壳聚糖形成互穿网络的方法制备水凝胶，这种水凝胶具有良好的机械性能和粘性，但依然需要多步合成，并且制备季铵化壳聚糖过程较为复杂。此外CaoYiPing等人在【Macromolecular RapidCommunications,2019,DOI:10.1002/marc.201900450(贻贝启发的用于应变传感器的柔性，可穿戴和自粘导电水凝胶)】中公开采用多巴胺功能化的透明质酸钠与丙烯酰胺及硼砂制备应变传感可穿戴水凝胶，此水凝胶由于具有多巴胺邻苯二酚基团而具有一定的粘性，但氧化剂通常会快速氧化或交联邻苯二酚基团，导致短期粘合性、一次性使用和有限的可重复使用性，另外机械性能也有待提高。

传统水凝胶的聚合方法主要集中在紫外光聚合、反复冻融、以及热聚合三个方面，与传统水凝胶聚合方法相比，可见光聚合具备辐射安全、聚合深度高、设备价格低廉等优势，目前已在生物医药、胶粘剂、数码印花及3D打印等领域得到应用，有效地避免了传统水凝胶制备工艺易使生物活性的复合物质(DNA及蛋白质等)失活、聚合深度浅、辐射和臭氧污染等问题。

总之，制备具有足够粘附性和优异机械性能水凝胶的同时满足制备方法简单高效的要求仍然是一个挑战。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种水凝胶自粘附性能好，多次粘附后粘附性能无明显下降，同时具有优异的机械性能，在极端温度下水凝胶的机械性能无明显下降，且自粘附性的坚韧抗冻水凝胶的制备方法简单高效。

本发明为实现上述目的，提供以下技术方案：

本发明的一种具有自粘附性的坚韧抗冻水凝胶的制备方法,包括如下步骤:

步骤一、配制丙三醇与水组成的混合溶剂，所述的混合溶剂中丙三醇质量分数为10％～90％；