[发明专利]一种具有光热响应性能的天然高分子水凝胶的制备及应用

说明书

本发明涉及一种具有光热响应性能的天然高分子水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：S1，提供氧化钴作为光热响应物；S2，以天然高分子壳聚糖为原料，使其在酸性条件下与氧化钴混合得到氧化钴‑壳聚糖混合溶液；S3，以甲基丙烯酸为功能单体，将其和引发剂加入到氧化钴‑壳聚糖混合溶液中聚合，得到具有三维网络结构的天然高分子水凝胶。本发明还涉及由此得到的天然高分子水凝胶及其应用。根据本发明的天然高分子水凝胶，具有优异的光热响应性能和粉末自愈性能，能够与创口部位紧密结合，有效解决现有纳米粒子存在的性能不足。

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，更具体地涉及一种具有光热响应性能的天然高分子水凝胶的制备及应用。

背景技术

光热疗法是一种新兴的无创和远程可控治疗方式，利用光热转换试剂将光能转换为局部热量，通过提高肿瘤区域温度杀死肿瘤细胞，达到治疗的目的。相较于传统的化疗和放疗方法，光热疗法具有较高选择性和较小的全身副作用，无需手术，对患者的创伤较小等显著优势，作为一种微创治疗技术得到了快速发展。当前，光热疗法中外源性光源主要是以波长范围在700-1400nm的近红外光为光源，基于生物体组织“水窗效应”，近红外光具有很强的穿透能力，能够很好的穿透皮肤、软组织等，且穿透过程中近红外光吸收衰减小，对正常组织的损伤性低，是理想的光热疗法光源。因此，研究者们通常将光热转换材料设计成为可以吸收近红外光的纳米级粒子，从而达到治疗疗效最大化的目的。

近年来，大量的研究工作围绕光热响应纳米材料展开，主要分为有机高分子纳米材料、贵金属纳米材料、半导体纳米材料及碳基纳米材料等。其中金属纳米材料凭借优异的光热转换性能，良好的生物相容性以及表面易修饰和稳定性等特点，受到研究者们的广泛关注。然而单一的光热响应材料在生物体内转运过程中面临靶向性低、五脏富集量大的问题，给它们在生物体内的应用带来了不便；此外，对于部分开放型创口或者不规则创口，光热纳米粒子由于无法紧密地结合在创口部位也会对光热转换效率产生影响，严重影响治疗效果。

发明内容

为了解决上述现有技术中的单一的光热纳米粒子的治疗效果不佳的问题，本发明提供一种具有光热响应性能的天然高分子水凝胶的制备及应用。

根据本发明的具有光热响应性能的天然高分子水凝胶的制备方法，其包括如下步骤：S1，提供氧化钴作为光热响应物；S2，以天然高分子壳聚糖为原料，使其在酸性条件下与氧化钴混合得到氧化钴-壳聚糖混合溶液；S3，以甲基丙烯酸为功能单体，将其和引发剂加入到氧化钴-壳聚糖混合溶液中聚合，得到具有三维网络结构的天然高分子水凝胶(HKD)。

优选地，所述步骤S1通过乙酸钴反应得到氧化钴。

优选地，所述步骤S1包括如下子步骤：S11，将乙酸钴分散到醇溶剂中反应；S12，用水/乙醇混合溶液洗涤反应产物；S13，热处理得到氧化钴。

优选地，所述子步骤S11中的所述乙酸钴和醇溶剂的质量比为(0.1-1.0)：100。

优选地，所述子步骤S11中的醇溶剂为甲醇、乙醇、丙醇、乙二醇、丙二醇、丙三醇、异丙醇或正丁醇中一种或几种。

优选地，所述子步骤S11具体包括：将乙酸钴分散到醇溶剂中，在500-1000rpm转速下搅拌2.0h，搅拌均匀后，将混合溶液转移到反应釜中，在100-230℃下反应8.0-48.0h，得到反应产物。

优选地，所述子步骤S12中的水/乙醇溶剂的质量比为1.0-5.0：1.0。

优选地，所述子步骤S12具体包括：将反应产物用水/乙醇混合溶液洗涤3次，在60℃真空干燥箱中干燥，得到蓝色产物。

优选地，所述子步骤S13具体包括：将蓝色产物研磨后，在150-250℃下热处理8.0-24.0h，反应结束得到黑色氧化钴。