[发明专利]一种pH和光双重响应天然多糖水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种pH和光双重响应天然多糖水凝胶及其制备方法，利用金属离子与天然多糖间的配位作用以及不同金属离子配位能力的差异，采用原位释放法，首先制备三价铁离子‑柠檬酸溶液，将其和速乐可β‑葡聚糖溶液混合并搅拌均匀、避光静置2～5h后即可制备出天然多糖水凝胶。该水凝胶在pH 10～14的碱性溶液中，或365nm、60mW cm^‑2的紫外光照射时，凝胶结构崩塌，转变为溶胶，表现出pH和光双重响应性。本发明利用简便环保的方法即可得到一种具有光和pH双重响应特性天然多糖水凝胶，可实现天然多糖溶液原位溶胶‑凝胶‑溶胶状态的转变，因此在智能生物医药材料领域具有良好的应用价值。

技术领域

本发明涉及水凝胶材料制备技术领域，具体为一种pH和光双重响应天然多糖水凝胶及其制备方法。

背景技术

天然多糖由于良好的生物相容性、天然降解性、来源广泛等优点，使得多糖基智能水凝胶在组织工程、药物控释、创伤敷料等生物医学和制药领域有着巨大的应用潜力。水凝胶通常是聚合物分子链之间通过化学键和分子间作用力等进行交联构成网络而形成的，主要有物理交联和化学交联两大类制备方法。化学交联法制备水凝胶过程中需要使用交联剂、引发剂、催化剂等，这些化合物大多是有毒化合物，其处理过程极为耗时且不易完全清除，严重限制水凝胶在生物医学和制药领域的应用。而通过疏水作用、配位作用、氢键作用等分子间作用力形成缠结点、微晶区的方式形成的物理水凝胶，则避免使用了有毒化学试剂，因此在生物医药方面的应用前景更为广阔。

动态可逆的有机-金属配位作用在智能高分子凝胶的设计和开发中发挥着重要的作用。近年来研究表明，部分天然多糖(如海藻酸、壳聚糖和黄原胶等)在一定条件下可与金属阳离子通过配位作用形成物理水凝胶。然而这类凝胶通常由于凝胶速度较快而导致凝胶结构不均匀，为解决这一问题，现有的研究中一般是采用EDTA鳌合金属离子，同时加入酸化剂GDL以原位逐步释放出鳌合的金属离子(Du G,Wu FX,Cong Y,Nie L,Liu SH,Gao GR,FuJ,Versatile controlled ion release for synthesis of recoverable hybridhydrogels with high stretchability and notch-insensitivity,Chem Commun 2015,51(85):15534-15537)，从而得到结构均匀的凝胶。但由于EDTA潜在的生物毒性以及GDL的加入导致凝胶强度的降低(Liu XY,Xu H,Zhang LQ,Zhong M,Xie XM.Homogeneous andreal super tough multi-bond network hydrogels created through a controllablemetal ion permeation strategy.ACS Appl Mater Interfaces 2019,11(45):42856-42864)，限制了其在生物医学领域中的应用。且目前制备的天然多糖水凝胶多为单一响应性水凝胶，在制备多重响应性水凝胶时常需要加入聚N-异丙基丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸等合成高分子进行复合(Qi XL,Wei W,Shen JL,Dong W.Salecan polysaccharide-basedhydrogels and their applications:a review.J Mater Chem B 2019,7(16):2577-2587)，而上述聚合物的引入，则使所制备的水凝胶的可降解性被破坏。