[发明专利]一种仿生机械活性水凝胶粘合剂及其制备方法

权利要求书

1.一种仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

1）温敏水凝胶的制备：在25~30℃下将N-异丙基丙烯酰胺、N,N-亚甲基双丙烯酰胺和海藻酸钠溶解在去离子水中，充N₂鼓泡，加入过硫酸铵、N,N,N',N'-四甲基乙二胺、HKUST-1纳米粒子，搅拌后倒入模具，在4~8℃下搅拌反应12~24h；除去杂质和未反应单体，得温敏水凝胶；所述的HKUST-1纳米粒子通过如下方法制备：分别在去离子水和乙醇中溶解醋酸铜一水合物和1,3,5-苯三甲酸，将两种溶液混合，在室温下搅拌反应；洗涤产物，收集得到HKUST-1纳米粒子；

2）壳聚糖-g-儿茶酚的合成：将壳聚糖溶解在盐酸溶液中，充N₂鼓泡，加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐和3，4-二羟基苯丙酸，在室温下搅拌反应12~24h；除去杂质和未反应的单体，得壳聚糖-g-儿茶酚；

3）仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备：在室温下，将壳聚糖-g-儿茶酚溶解在去离子水中；将壳聚糖-g-儿茶酚溶液均匀涂覆于温敏水凝胶的表面，制得仿生机械活性水凝胶粘合剂。

2.根据权利要求1所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的室温下搅拌反应的时间为30～60min，至形成深绿松石色悬浮液；所述的洗涤产物是用乙醇溶液洗涤；所述的收集得到HKUST-1纳米粒子是通过离心悬浮液收集，所述的离心时间为5~10min，离心的转速为4000~6000r/min；收集的HKUST-1纳米粒子在真空下干燥，密封保存在干燥器中。

3.根据权利要求1所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的N-异丙基丙烯酰胺在充N₂鼓泡前溶液中的质量浓度为10~18%；所述的N,N-亚甲基双丙烯酰胺用量为N-异丙基丙烯酰胺的质量的0.15～0.30％；所述的海藻酸钠在充N₂鼓泡前溶液中的质量浓度为1~2%；

所述的过硫酸铵用量为N-异丙基丙烯酰胺的质量的0.5～2％；所述HKUST-1纳米粒子用量为海藻酸钠的质量的5～25％；每克N-异丙基丙烯酰胺加入N,N,N',N'-四甲基乙二胺20-50μl。

4.根据权利要求1所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的过硫酸铵、N,N,N',N'-四甲基乙二胺和HKUST-1纳米粒子的加入方式为先加过硫酸铵和N,N,N',N'-四甲基乙二胺，搅拌1~2min后加入HKUST-1纳米粒子；步骤1）充N₂鼓泡的时间为12~30min；所述的除去杂质和未反应单体是将搅拌反应的产物置于生理盐水浸泡0.5~1h实现；步骤1）所得的温敏水凝胶在4~8℃下密封保存；搅拌后倒入模具的搅拌温度为4~8℃，搅拌转速为100~200r/min，搅拌时间为3～5min。

5.根据权利要求1所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：所述3,4-二羟基苯丙酸与壳聚糖的摩尔比为0.5~5:1；所述1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐与壳聚糖的摩尔比为0.5~6:1；所述壳聚糖在盐酸溶液中的质量浓度为1~2%；盐酸溶液的质量浓度为0.5~1%。

6.根据权利要求1所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：步骤2）充N₂鼓泡的时间为30~50min；所得的壳聚糖-g-儿茶酚溶液冷冻干燥；除去杂质和未反应的单体是通过将搅拌反应所得溶液转移至透析膜中，然后依次用盐酸溶液和去离子水透析实现。

7.根据权利要求6所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的透析温度为20~25℃；透析膜截留值为12~14kDa。

8.根据权利要求1所述的仿生机械活性水凝胶粘合剂的制备方法，其特征在于：所述的壳聚糖-g-儿茶酚溶解在去离子水中的质量浓度为0.5~2%；所述的温敏水凝胶的形状为直径5~25mm，厚度1~4mm的圆形或边长为5~25mm，厚度为1~4mm的正方形。

9.一种仿生机械活性水凝胶粘合剂，其特征在于：其由权利要求1所述的制备方法制得。