[发明专利]一种持续性粘附水凝胶的制法及其所得水凝胶和应用

说明书

本发明公开了一种持续性粘附水凝胶的制法及其所得水凝胶和应用，该方法采用以丙烯酸，壳聚糖和单宁酸为主要成分的共混溶液制备了化学‑物理双网络交联的水凝胶。利用组织表面特有的羧基，桥接带正电荷的聚合物，利用酰胺合成原理，通过多重键合在水凝胶基质表面构建了在生理环境中持续性粘附的水凝胶‑组织界面。本发明的制备工艺简便，易于控制及大规模工业化生产，并且所使用的原材料易于获取，价格低廉，该水凝胶对组织的高粘接效率和长期稳定的湿性粘附强度使其具有医用粘合剂的应用潜能。

技术领域

本发明属于一种医用粘合制剂及其制备方法，具体涉及一种适合应用于生理环境中持续性粘附的水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术

水凝胶粘合剂作为带有软物质特性的一类粘合材料，在广泛的湿性环境应用中起到关键作用，包括水下工业修复与机械运动、生理环境中的组织粘合与密封等。较呈现出粘弹性液体行为的粘合剂而言，水凝胶粘合剂可提供与基材更好的模量匹配和传输性能。由于含有丰富的官能羧基可作为多结合位点，粘附能极强的丙烯酸已经在工业粘合剂领域被广泛使用，选择丙烯酸作为水凝胶主体成分是极具吸引力的。但是，聚丙烯酸（PAAc）单网络水凝胶的水下长期粘附效果并不理想。因此，寻求非共价交联的物理网络，与聚丙烯酸结合构建带有“牺牲键”理论的物理-化学双网络凝胶，作为一类双重增强聚合物网络的材料，为维持甚至是增强长期应用于湿性环境中的粘合材料的机械性能提供了可能。壳聚糖（CS）是迄今为止发现的唯一兼具生物相容性和生物降解性的碱性多糖，在一价阴离子盐溶液中简单处理后可生成链缠结网络。CS链中带正电荷的N-葡萄糖胺单元与过量的Cl-相吸引，从而减少N-葡萄糖胺单元之间的静电排斥作用，进而导致CS链的缠结以及体系的体积收缩。所以，为了突破水合破坏的壁垒，积极有效地利用生理环境的盐溶液，构建聚丙烯酸-壳聚糖杂化水凝胶，可为水凝胶的湿性粘附提供显著优势。

为了进一步提升双网络水凝胶基质的粘附强度，目前多采用将儿茶酚类化合物接枝在聚合物骨架或直接引入儿茶酚类化合物的自聚物等方法。然而，此类反应存在操作复杂、粘附位点受限、不可避免的氧化所导致的短期粘附性等缺陷。单宁酸（TA）是自然衍生的邻苯三酚类化合物，已经作为儿茶酚类化合物的替代物而逐渐应用于水凝胶粘合剂的领域。每个单宁酸分子富含二十五个酚羟基，可为不同相互作用提供多个结合位点。此外，与儿茶酚类化合物相比，单宁酸的联苯结构提供更强的共轭作用，使其粘附性能远优于儿茶酚类化合物。

虽然，通过单宁酸构建出的联苯结构具有更优的粘附性能，但对于长期处于生理环境的水凝胶而言，由于与基质表面之间缺乏高分子界面锚定作用，或在湿性环境水合层的作用下破坏了界面相互作用，从而使水凝胶表现出较差的粘附持续性和持久性；此外，现有的PAAc/CS/TA基水凝胶中，利用三价阳离子（如Fe³⁺，Al³⁺）进一步交联以获得更优异的机械性能和粘附强度，虽然三价阳离子能够与PAAc的羧基和TA的邻苯三酚基团相互螯合，构建离子键合。然而，此类相互作用在盐溶液中存在离子置换的可能性，导致不稳定的长期粘附能，限制了水凝胶在生理环境中的持续应用。因此如何在水凝胶表面构建粘附界面的共价键合，且不受长期生理环境的溶胀影响，是实现水凝胶粘合剂持久稳定粘附的关键。

发明内容

发明目的：本发明的目的在于提供一种在生理环境中的具有长期稳定粘附能力的水凝胶的制备方法；本发明的第二目的在于提供一种生理环境中持续性粘附的水凝胶；本发明的第三目的在于提供上述水凝胶作为医用密封剂或封堵器的应用。

技术方案：本发明的一种持续性粘附水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

（1）将丙烯酸单体、壳聚糖、交联剂溶液，分别溶解于去离子水中，搅拌均匀，得到壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液；

（2）将单宁酸溶解于壳聚糖-交联剂-丙烯酸水溶液中，搅拌，得到水凝胶前体溶液；

（3）将水凝胶前体溶液进行水浴孵育，逐滴加入过硫酸钾溶液，充分搅拌均匀后快速注入模具内，静置反应形成水凝胶基质；