[发明专利]一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法

说明书

本发明涉及一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法，制备方法：将表面含多酚类聚合物的纤维集合体加入水凝胶前驱体溶液中后采用紫外光照射至形成水凝胶；水凝胶前驱体溶液包括可光交联聚合物前驱体、光引发剂、交联剂和水，其中，可光交联聚合物前驱体为能够被自由基I和自由基II激活的聚合物，自由基I由多酚类聚合物在所述紫外光照射下产生，自由基II由光引发剂在所述紫外光照射下产生，交联剂用于连接被激活的可光交联聚合物前驱体；复合支架由上述制备方法制得；复合支架在拉伸至断裂时仍不发生分层。本发明的方法工艺简单，适用范围广，本发明的产品两相界面间结合强度高，解决了纤维/水凝胶体系中两相容易分层的问题。

技术领域

本发明属于纤维增强水凝胶复合材料技术领域，涉及一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法。

背景技术

水凝胶目前在生物医用领域受到广泛关注。水凝胶具备与天然细胞外基质相似的结构，具有良好的生物相容性、生物降解性等。且其功能性强，通过对材料的选择和药物等的引入，可以用于药物释放、医用敷料、骨修复、软组织再生等各个领域。

然而，水凝胶的力学性能一直存在问题。使用天然材料构建水凝胶，满足可降解性能，但力学强度不足。使用合成材料构建水凝胶，力学性能强，但不可降解。因此研究人员将纤维加入水凝胶中，为水凝胶提供力学增强。

专利CN202111437537.0采用抽滤方法将水凝胶嵌入纤维网络中，提高界面结合力；专利CN201610647658.0采用浇铸冷凝复合界面与界面。

然而，由于纤维与水凝胶间力学存在差异，且纤维与水凝胶属于两种不同的材料，界面间结合力差，容易在整体形变时产生两相分离，导致支架整体失效。

发明内容

为解决上述问题，本发明提出了一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架及其制备方法，支架由纤维和水凝胶构成，纤维和水凝胶间的界面强度大，整体形变时不产生相分离，纤维与水凝胶能够同时断裂，而不是先后断裂。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种界面稳定的纤维/水凝胶复合支架的制备方法，将表面含多酚类聚合物的纤维集合体加入水凝胶前驱体溶液中后采用紫外光照射至形成水凝胶；

水凝胶前驱体溶液包括可光交联聚合物前驱体、光引发剂、交联剂和水，其中，可光交联聚合物前驱体为能够被自由基I和自由基II激活的聚合物，自由基I由多酚类聚合物在所述紫外光照射下产生，自由基II由光引发剂在所述紫外光照射下产生，交联剂用于连接被激活的可光交联聚合物前驱体。

在紫外光照射下，体系中存在两种自由基，分别记为自由基I和自由基II，自由基I由多酚类聚合物提供(紫外光照射在多酚类聚合物上后，多酚中的芳香环裂解，苯酚氧化，产生α,β-不饱和醛，产生以碳为中心的自由基，随后与分子氧反应产生过氧化物，这些不稳定的中间体可以进行单分子闭环，产生双环烷氧基自由基)，自由基I集中分布在纤维周围，即纤维附近的自由基I浓度高于其它位置的自由基I浓度，自由基II由光引发剂提供，自由基II均匀分散在体系中，即纤维附近的自由基II浓度接近其它位置的自由基II浓度，最终导致纤维周围的自由基浓度高于其它位置，因此可光交联聚合物前驱体集中在纤维周围进行交联反应，使得可光交联聚合物前驱体与纤维之间的物理缠结程度较高，进而提高了纤维与水凝胶(主要由可光交联聚合物前驱体和水构成)之间的界面强度。此外，水凝胶与纤维之间还存在范德华力(分子之间普遍存在范德华力，本质是电荷间的相互吸引)和氢键(由多酚类聚合物与水凝胶中的羟基、氨基、烷基、羧基、酯基等形成)，也能够提高纤维与水凝胶之间的界面强度。

作为优选的技术方案：