[发明专利]一种多重响应性自愈合自粘附水凝胶的制备方法

说明书

一种多重响应性自愈合自粘附水凝胶的制备方法。聚乙烯醇/硼砂作为水凝胶的主体结构，并加入细菌纤维素来提高水凝胶的力学性能。富含领苯二酚基团的单宁酸作为提供水凝胶粘附性的单体，利用单宁酸氧化得到的醌式结构与胱胺二盐酸盐的氨基发生Schiff碱或Michael加成反应引入二硫键，赋予水凝胶氧化还原响应性。该水凝胶通过硼酸酯键、氢键、π‑π堆叠等制备而成，克服了传统的聚乙烯醇类水凝胶力学性能差、缺乏组织粘附性等缺点。该水凝胶有良好的生物相容性、多重响应性、优异的力学性能和自粘附性等，从而拓展了水凝胶的使用范围。

技术领域

本发明属于多重响应型水凝胶制备领域，具体涉及一种多重响应性自愈合自粘附水凝胶的制备方法。

背景技术

传统的聚乙烯醇/硼砂类水凝胶因无菌无毒得到广泛应用，但是此类水凝胶对组织缺乏足够的粘附性和细胞亲和性且力学性能较差，使得其作为生物敷料和医用材料的应用受限。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有水凝胶力学性能差、缺乏组织粘附性和细胞亲和性等问题，提供一种多重响应性自愈合自粘附水凝胶的制备方法，该方法以聚乙烯醇、单宁酸、细菌纤维素和胱胺二盐酸盐为原料，制备的水凝胶力学性能良好、制备方法简单易行，绿色环保。

为实现上述目的，本发明采取的技术方案如下：

一种多重响应性自愈合自粘附水凝胶的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一：细菌纤维素悬浮液的制备：将细菌纤维素溶解在去离子水中，混合均匀，配制得到30～40g浓度为1mg/g～10mg/g的细菌纤维素悬浮液；

步骤二：室温条件下，向步骤一中得到的细菌纤维素悬浮液中加入10～50mL的pH值为8.5的tris缓冲液和单宁酸，预聚反应6～24h得到单宁酸包覆的细菌纤维素悬浮液，再加入胱胺二盐酸盐继续反应1～3h引入二硫键，反应物经过离心清洗备用；单宁酸的氧化自聚使溶解度降低，同时单宁酸对纤维素拥有良好的亲和性，使单宁酸能够附着在纤维素的表面。

步骤三：将聚乙烯醇加入到去离子水中，得到10～50mL质量浓度为10％的聚乙烯醇溶液，同时在90～98℃加热搅拌1～2h使聚乙烯醇完全溶解，然后将步骤二中得到的反应物加入到聚乙烯醇溶液中，继续搅拌混合均匀，随后将混合液冷却到65～85℃并保温；

步骤四：65～85℃的条件下，在步骤三所得的混合液中加入5～30mL的浓度为0.02～0.15g/mL的硼砂溶液，搅拌10～30min，自然冷却到室温得到水凝胶。

进一步的，步骤一中，在匀浆机中，15000～22000rpm/min条件下打浆10～40min，得到悬浮液。

进一步的，步骤二中，所述细菌纤维素和单宁酸的质量比为1：1～15，胱胺二盐酸盐与单宁酸的质量比为1：1～20。

进一步的，步骤三中，反应物与聚乙烯醇的质量比为1～2.5：1。

本发明相对于现有技术的有益效果是：细菌纤维素的加入克服了聚乙烯醇/硼砂体系力学性能差的缺点，同时单宁酸和二硫键的引入赋予了水凝胶可重复的自粘合性和氧化还原响应，同时在水凝胶的制备过程中不引入其他有毒的交联剂和溶剂，制备方法简单易行，安全环保，水凝胶拥有良好的生物相容性无细胞毒性，在生物医用材料领域有广泛的应用潜力。