[发明专利]一种矿化水凝胶及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：

提供水凝胶墨水，所述水凝胶墨水包括用于形成水凝胶的聚合单体、高分子聚合物、交联剂、光引发剂、无机填料、经过固定化处理的矿化酶以及去离子水；

将所述水凝胶墨水转移至3D打印机料筒中，按数字模型文件生成打印路径，成型过程中使用紫外光照射，得到固化成型结构；

将所述固化成型结构放入无机盐矿化溶液中进行浸泡，得到所述矿化水凝胶。

2.根据权利要求1所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水凝胶墨水的制备包括步骤：

将聚合单体、交联剂和光引发剂溶解在去离子水中，随后加入经过固定化处理的矿化酶和高分子聚合物，混合得到前驱体混合溶液；

向所述前驱体混合溶液中加入无机填料后进行外场力处理，得到所述水凝胶墨水。

3.根据权利要求2所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述外场力处理为振动处理、搅拌处理、离心处理以及抽真空处理中的一种或多种，其中，振动处理的频率为100-400Hz；搅拌处理的转速为500-3000rpm；离心处理的转速为500-12000rpm；抽真空处理的时间为5-144min。

4.根据权利要求1-3任一所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述聚合单体为丙烯酰胺类、甲基丙烯酰胺类、丙烯酸类和甲基丙烯酸类的任意一种或至少两种的组合。

5.根据权利要求1-3任一所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙二醇、乙烯醇类聚合物、丙烯酰胺类聚合物、丙烯酸类聚合物、纤维素类化合物、木质素、海藻酸钠、琼脂、环糊精、胶原、壳聚糖、透明质酸和多肽类化合物中的任意一种或至少两种的组合。

6.根据权利要求1-3任一所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述光引发剂为2-羟基-4-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮或2，2-二甲氧基-2-苯基苯乙酮；和/或，所述矿化酶为碱性磷酸酶或酸性磷酸酶；和/或，所述交联剂为二元酰胺或二元酯；和/或，所述无机填料为羟基磷灰石、石墨烯、氧化石墨烯、碳纳米管、炭黑、陶瓷粒子、二氧化硅、金属粉末或黏土粉末中的任意一种或至少两种的组合。

7.根据权利要求1-3任一所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，无机盐矿化溶液为溶解在水中的无机盐或溶解在有机溶剂中的无机盐，所述无机盐为甘油磷酸钙，2-甘油磷酸钙和葡萄糖-6-磷酸盐中的一种或多种。

8.根据权利要求1-3任一所述矿化水凝胶的制备方法，其特征在于，所述经过固定化处理的矿化酶为通过吸附剂吸附的矿化酶、通过包埋法固定的矿化酶或通过交联法固定的矿化酶。

9.一种矿化水凝胶，其特征在于，采用权利要求1-8任一所述矿化水凝胶的制备方法制得。

10.一种矿化水凝胶的应用，其特征在于，将权利要求1-8任一所述矿化水凝胶的制备方法制得的矿化水凝胶用作3D打印材料、生物医疗材料或建筑材料。