[发明专利]一种超声响应型高分子荧光水凝胶材料、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种兼具可视化和形态稳定性的超声响应型高分子荧光水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：(1)将成胶单体、荧光响应分子、交联剂、自由基热引发剂加入到有机溶剂中，完全溶解后得到凝胶预聚液A，将凝胶预聚液A聚合成胶得到荧光油凝胶B；(2)将荧光油凝胶B浸泡于水中，溶剂置换得到荧光水凝胶C；(3)将荧光水凝胶C浸泡于含有镧系金属离子的盐溶液中进行配位，取出干燥后得到所述超声响应型高分子荧光水凝胶材料。本发明方法制得的超声响应型高分子荧光水凝胶材料具有可视化、对比度高、稳定性好的优点，在诊疗成像、无损探伤等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及超声响应型凝胶领域，具体涉及一种兼具可视化和形态稳定性的超声响应型高分子荧光水凝胶材料、制备方法及应用。

背景技术

超声感知材料在超声诊疗、成像以及工业无损探伤方面都有着重要的应用，基于压电材料(陶瓷、无机钛酸盐)、磁致材料(铁钻钒合金和含锌、镍的铁氧体)等的超声传感材料已经发展成熟并被广泛地应用，例如，公开号为CN110257142A的中国专利文献公开了一种超声响应型氮化硼纳米凝胶润滑材料，该材料是以脲基改性氮化硼二维纳米片为凝胶因子，在分散液中与基础油混合经超声处理而得。该凝胶润滑材料具有特殊的超声响应成胶特性，在超声波的作用下，可在60℃以下的温和条件下即可形成稳定的凝胶结构。

但是上述超声感知材料难以将超声信号转换为肉眼可见的可视化信号。值得一提的是，超声信号的可视化转换将有利于相关仪器设备(如B超、探伤仪)的小型化，提高信息处理的效率等。然而，如何将接收的超声信号转化为可视化的信号依然是当前技术焏待解决的问题。

超声响应型高分子凝胶材料能够将超声信号转化为肉眼可见的光物理信号，实现超声信号的可视化显示。Holten-Andersen等人报道了荧光颜色可从白色转变为浅蓝色的超声响应性凝胶材料(White-Light-Emitting Lanthanide Metallogels with TunableLuminescence and Reversible Stimuli-Responsive Properties.J.Am.Chem.Soc.2015,137,11590)。何杰等人报道了在超声作用时可发生从红色到浅红色可逆变化的高分子荧光水凝胶材料(Dynamic Coordination of Eu–Iminodiacetate to Control FluorochromicResponse of Polymer Hydrogels to Multistimuli.Adv.Mater.2018,30,1706526)。这些已报道的超声响应荧光凝胶材料预示着将超声信号转换为肉眼可见的荧光信号的可能性，同时具有良好的生物相容性、透明度高等优点。但是这些材料在超声响应时会发生溶胶转化，形态不稳定，难以满足进一步应用需求。

发明内容

本发明提供了一种兼具可视化和形态稳定性的超声响应型高分子荧光水凝胶材料的制备方法，制得的超声响应型高分子荧光水凝胶材料具有可视化、对比度高、稳定性好的优点，在诊疗成像、无损探伤等领域具有广泛的应用前景。

具体采用的技术方案如下：

一种超声响应型高分子荧光水凝胶材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将成胶单体、荧光响应分子、交联剂、自由基热引发剂加入到有机溶剂中，完全溶解后得到凝胶预聚液A，将凝胶预聚液A聚合成胶得到荧光油凝胶B；

(2)将荧光油凝胶B浸泡于水中，溶剂置换得到荧光水凝胶C；

(3)将荧光水凝胶C浸泡于含有镧系金属离子的盐溶液中进行配位，取出干燥后得到所述超声响应型高分子荧光水凝胶材料。

所述的成胶单体包括丙烯酰胺类单体与三联吡啶功能化单体，所述的三联吡啶功能化单体的结构式如式(I)所示：

优选的，所述的丙烯酰胺类单体包括丙烯酰胺或N-羟甲基丙烯酰胺。