[发明专利]一种仿眼角膜的高强度电响应润滑水凝胶及其制备方法

摘要

一种仿眼角膜的高强度电响应润滑水凝胶及其制备方法，属于电响应润滑水凝胶制备技术领域。本发明是在高强度的水凝胶引入电响应的超分子体系，高强度水凝胶因其具有良好力学强度和材料本身的多孔结构，在给予材料力学支撑的同时，使得液体及离子可以在三维网络中自由移动；电响应超分子网络在施加外电场的过程中会发生凝胶‑溶胶转变，解组装后以溶胶的形态在表面形成液层，大幅度减小材料表面的摩擦系数；同时解组装后的材料表面由于液层的出现透过率发生改变。本专利提出的电响应仿眼角膜智能水凝胶，有望应用于人工角膜替代物；本发明采用一锅法水浴加热即可在短时间内形成水凝胶，在大规模工业生产和生物医学模拟领域均有一定的应用潜力。

主权项

1.一种仿眼角膜的高强度电响应润滑水凝胶的制备方法，其步骤如下：(1)称取5～20g单体1加入到高纯水中，在75～95℃下搅拌12～48h使固体粉末完全溶解；溶解后将溶液冷却至室温，得到单体1浓度为0.02～2g/mL澄清透明溶液；向上述溶液中加入单体2，使其终浓度为0.01～3g/mL；然后加入交联剂4，交联剂的终浓度为0.05～20mg/mL，搅拌5～20min使其混合均匀；(2)称取0.3～30g无水碳酸钠，加入到0.1～10L高纯水中并煮沸；向煮沸的碳酸钠溶液中加入1～100g蚕丝或蛛丝脱胶20～40min，脱胶后的蚕丝或蛛丝用去离子水洗涤干净；重复脱胶过程1～3次；脱胶后的蚕丝或蛛丝在20～100℃度干燥3～12h，将干燥后的蚕丝或蛛丝按1g丝：4～10mL溶液的比例溶解在浓度9～10mol/L的溴化锂溶液或者摩尔比1：2：8的氯化钙‑乙醇‑水三元溶液中，溶解温度60～90℃，溶解时间1～12h；将溶解后的蚕丝或蛛丝溶液在截留分子量3500～14000的渗析袋中4℃下透析2～3d，得到浓度1～9wt.％的蚕丝或蛛丝溶液；(3)取步骤(1)配置的溶液40mL，向其中加入2～400mg单体3，或0.1～10mL步骤(2)得到的蚕丝或蛛丝溶液，在20～80℃条件下搅拌1～3h使单体溶解；溶解后将溶液冷却至室温，得到单体3浓度为0.05～50mg/mL的溶液；向该溶液中依次加入交联剂5，或者调节pH＝2～4，或者加入乙醇(1mL溶液加1～5滴乙醇)或者超声处理；交联剂的终浓度为0.05～20mg/mL；加入引发剂6，引发剂的终浓度为0.05～20mg/mL，然后在室温条件下搅拌1～3h使固体溶解；将上述溶液在40～80℃条件下水浴加热3～24h，得到本发明所述的仿眼角膜的高强度电响应润滑水凝胶，置于恒温恒湿箱中在室温条件下保存。单体1为：丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯醇、多糖、海藻酸钠‑二氧化硅、二氧化硅、丙烯酸钠、乙烯苯三唑、丙烯酰甘氨酰胺、聚乙二醇二丙烯酸脂、尿素、聚(2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸)、聚(2,2‑二磺酰基‑4,4‑联苯胺对苯二甲酰胺)、聚乙二醇、四臂聚乙二醇、聚丙烯酸、2,2,2‑三氟乙基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸2‑羟乙酯、明胶、胶原、结冷胶、卡拉胶、2‑苯氧基乙基丙烯酸酯、聚醚氨脂、十二烷基甘油基衣康酸酯、α‑环糊精、β‑环糊精、N‑丙烯酰甘氨酰胺、聚乙二醇二丙烯酸酯；单体2为丙烯酰胺及其衍生物、聚乙烯醇、多糖、海藻酸钠‑二氧化硅、二氧化硅、丙烯酸钠、乙烯苯三唑、丙烯酰甘氨酰胺、聚乙二醇二丙烯酸脂、尿素、聚(2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基‑1‑丙磺酸)、聚(2,2‑二磺酰基‑4,4‑联苯胺对苯二甲酰胺)、四臂聚乙二醇、聚丙烯酸、2,2,2‑三氟乙基丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸2‑羟乙酯、明胶、胶原、结冷胶、卡拉胶、2‑苯氧基乙基丙烯酸酯、聚醚氨脂、十二烷基甘油基衣康酸酯、N‑(羧甲基)‑N，N‑二甲基‑2(甲基丙烯酰氧基)乙胺内盐、聚丙烯酸、角叉菜胶、硅酸镁锂、聚氨酯、丙烯酰胺硬脂酸；单体3为壳聚糖、海藻酸钠、甲基丙烯酸二甲氨乙酯、甲基丙烯酸二乙基氨基乙酯、明胶甲基丙烯酸酯、N‑异丙基丙烯酰胺、3‑(三甲氧基甲硅烷基)丙基甲基丙烯酸酯、α‑几丁质、聚丙烯酸、聚‑2‑丙烯酰胺基‑2‑甲基丙磺酸、聚丙烯酸羟丙酯、聚甲基丙烯酸丁酯、聚甲基丙烯酸羟乙酯、3‑(甲基丙烯酰氨)丙基三甲基铵六氟磷酸盐、聚二茂铁硅烷、聚丙烯酸钠、聚二甲基二烯丙基氯化铵、聚烯丙基氯化铵、聚丙烯酸丁脂、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、聚丙烯腈、聚乙烯基吡咯烷酮、聚吡咯、聚苯乙烯磺酸、聚(3,4‑乙撑二氧噻吩)、大豆蛋白、聚乙烯基磺酸、透明质酸、聚丙烯二醇、疏水聚皂、N‑十二烷基聚(4‑乙烯吡啶)溴化盐、聚二甲氨基丙基丙烯酰胺、聚乙基噁唑、聚2‑丙烯酰胺‑2‑异丁基磺酸、苯硼酸、羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、普鲁士蓝、N,N‑二甲基氨乙基甲基丙烯酸甲酯、乙烯基吡啶；单体1、单体2和单体3不能相同。