[发明专利]一种可循环响应的水凝胶促动器及其制备方法

权利要求书

1.一种可循环响应的水凝胶促动器的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)在容器中加入制备凝胶A所需的单体、响应单体、交联剂、促进剂、引发剂、染色剂和去离子水，混合均匀后迅速加入引发剂搅拌，迅速倒入模具中静置，形成凝胶A层；

(2)在另一容器中加入制备凝胶B所需的单体、交联剂、促进剂、生物酶和去离子水，混合均匀后，快速加入引发剂搅拌溶解，之后迅速倒入含有凝胶A层的模具中静置片刻，形成双层凝胶结构；双层结构成型后小心取出，切割后即成水凝胶促动器。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述制备凝胶A所需的单体为丙烯酰胺；响应单体为甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或丙烯酸；交联剂为亚甲基双丙烯酰胺；促进剂为四甲基乙二胺；染色剂为炭黑；所述引发剂为过硫酸铵。

3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，凝胶A中丙烯酰胺的浓度为1.6～1.7mol/L，甲基丙烯酸二甲氨基乙酯或丙烯酸的浓度为0.8～0.9mol/L，亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.03mol/L，四甲基乙二胺的浓度为0.1mol/L，过硫酸铵的浓度为0.05mol/L，炭黑的浓度为1～2mg/mL。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，制备凝胶B所需的单体为丙烯酰胺；交联剂为亚甲基双丙烯酰胺；促进剂为四甲基乙二胺；生物酶为脲酶或葡萄糖氧化酶。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，凝胶B中丙烯酰胺的浓度为2.5mol/L，亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.03mol/L，四甲基乙二胺的浓度为0.1mol/L，过硫酸铵的浓度为0.05mol/L，生物酶的浓度为3～5mg/mL。

6.如上述权利要求任一项所述制备方法制备得到的水凝胶促动器。

7.一种利用酶促反应实现水凝胶促动器自发的循环响应的方法，其特征在于，包括如下步骤：

向权利要求6所述水凝胶促动器中加入含有生物酶相对应的反应底物且具有特定pH值的溶液，则水凝胶促动器受pH变化刺激产生响应而形变；随着生物酶与反应底物发生反应，底物被分解为与初始溶液酸碱性相对的物质，溶液的pH值发生变化；随着反应的进行，当pH达到一定值时，水凝胶促动器受pH变化的刺激而恢复形状，从而实现水凝胶促动器自发的循环响应。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述的特定pH值溶液为盐酸溶液或氢氧化钠溶液；所述的反应底物为尿素或葡萄糖，所述的与初始溶液酸碱性相对的物质为氨气或葡萄糖酸。

9.根据权利要求8所述的的方法，其特征在于，所述特定pH值溶液为初始pH值为2.5的盐酸溶液或pH值为10的氢氧化钠溶液。

10.根据权利要求9所述的的方法，其特征在于，所述尿素或葡萄糖浓度为0.1～3mg/mL。