[发明专利]一种氨基酸复合自由基聚合型水凝胶及其制备方法和用途

说明书

本发明提供了氨基酸作为促凝胶剂的用途，以及复合了氨基酸的水凝胶。本发明采用氨基酸与水凝胶复合，显著缩短了水凝胶的固化成胶时间，制得的复合水凝胶具有优异的力学性能、耐疲劳性能和溶胀行为，具有可注射性，适于作为可注射水凝胶模板，在柔性电子器件、人工肌肉或组织工程支架材料中有广阔应用前景。

技术领域

本发明属于复合水凝胶领域，具体涉及一种氨基酸复合自由基聚合型水凝胶及其制备方法和用途。

背景技术

水凝胶是以水或者生物体液为介质，在溶胀时能够保持一定的水分，而不被溶解的一类交联高分子材料，通常具有良好的物理化学性质，质地柔软，能保持一定的形状，可吸收大量的水，具有较好的生物相容性，在药物控释载体、生物粘附材料、组织工程支架等生物医用材料领域具有广阔应用前景。

原位可注射水凝胶是一种新型的水凝胶体系，通过注射的方法将尚具有流动性的水凝胶前驱体注入所需部位，然后在一定条件下和时间内快速形成固态凝胶，从而起到机械支撑作用，或通过载药实现局部的药物缓释，亦或是作为组织工程支架为细胞生长、组织修复提供适宜环境；相比于预成型的水凝胶载体或支架，创伤更小，得益于其流动性，可以快速准确地充满形状不规则的缺损空腔，因此获得了越来越多的关注。

烯类单体聚合制备的水凝胶制备简单，使用安全，是一种在生物医学领域广泛使用的人工合成水凝胶。其中最为经典的聚丙烯酰胺类水凝胶由丙烯酰胺单体与交联剂(如N,N-亚甲基双丙烯酰胺)在引发剂作用下发生光引发或化学引发聚合交联，形成可吸水溶胀而不溶解的三维网络结构而成。早在1990年出版的《化工百科全书》中就对聚丙烯酰胺水凝胶作为药物/酶控释材料、人工器官材料、生物医用材料的应用进行了描述。然而，烯类单体聚合制备水凝胶的固化成胶的过程较为缓慢，例如目前报道的诸多聚丙烯酰胺水凝胶在过硫酸铵引发剂、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺助剂的作用下，在室温甚至加热条件下形成凝胶的时间高达24h及以上([1]周庆翰,徐丹萍,李志年.聚丙烯酰胺水凝胶的制备及pH敏感性的研究[J].西南民族大学学报：自然科学版,2013,39(5):4；[2]何银亭,詹秀环,姚新建.聚丙烯酰胺水凝胶的制备及性能研究[J].河北化工,2010,33(09):28-29.)，导致这类安全、方便、适于作为医用材料的水凝胶只能预成型使用，难以满足在较短时间内形成凝胶的可注射水凝胶的要求。

若能通过一种简单的方法，加快烯类单体水凝胶的固化时间，使其适于作为原位可注射水凝胶的模板材料，进而包载药物、活性成分等应用于原位注射，将进一步拓宽聚丙烯酰胺水凝胶的使用范围，具有推广应用价值。

发明内容

本发明的目的在于提供一种氨基酸复合的水凝胶，可实现数分钟内的快速固化成胶。

本发明提供了氨基酸作为水凝胶的促凝胶剂的用途。

进一步地，上述氨基酸是亲水性氨基酸，优选为L-丝氨酸、丙氨酸、苏氨酸或脯氨酸，更优选为L-丝氨酸。

进一步地，所述水凝胶是烯类单体交联而成的水凝胶。

本发明还提供了一种复合水凝胶前驱体，其特征在于，它含有烯类单体、交联剂、氨基酸和水。

进一步地，上述氨基酸是亲水性氨基酸，优选为L-丝氨酸、丙氨酸、苏氨酸或脯氨酸，更优选为L-丝氨酸。

进一步地，上述单体是烯类单体，所述交联剂是多烯基化合物。

更进一步地，上述烯类单体是丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸羟乙酯和/或聚乙二醇二丙烯酸酯；和/或所述交联剂是N,N-亚甲基双丙烯酰胺。

进一步地，上述单体浓度为1～7mol/L，交联剂浓度为0.5～2.5mol/L，氨基酸浓度为0.3～2mol/L，余量为水；

优选地，单体浓度为1.18～6.55mol/L，交联剂浓度为0.65～2mol/L，氨基酸浓度为0.4～1.27mol/L，余量为水。