[发明专利]一种温敏性高分子水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏性高分子水凝胶及其制备方法，属于生物医药技术领域。

背景技术

高分子凝胶的溶胀行为与它的网络结构以及网络所包含的液体的性质以及温度、压力有密切关系，它们之间的定量关系可用Flory-Huggins渗透压公式导出。根据Flory的凝胶溶胀理论，液体与高分子链的亲和性越好，凝胶就越能溶胀，有的凝胶能在良溶剂中溶胀几百甚至几千倍。这种智能型凝胶受外界环境的刺激(pH、离子强度、温度、电场、光)时体积会发生溶胀或收缩。

N-异丙基丙烯酰胺类高分子凝胶是一种典型的温度敏感性材料，它有一个低临界溶解温度(LCST，32℃)，当环境温度在较低临界溶解温度以下时，凝胶大量吸水溶胀，为无色透明态；当温度升高至该温度之上时，凝胶的聚合物网络发生快速收缩聚集，同时凝胶发生剧烈的不连续相变，大量失水，从原来的无色透明态变为浑浊态；而当温度再次降低时，凝胶能再次吸水溶胀，使得它成为在生物技术和医疗上最有希望的高分子材料。与均聚异丙基丙烯酰胺的较低临界溶解温度相比，本发明的敏感性高分子水凝胶的低临界溶解温度有所提高，更加接近人体生理温度，因此在药物控制释放等领域具有重要的应用价值。

发明内容

本发明的目的是提供一种低临界溶解温度高于均聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶温度敏感性水凝胶及其制备方法，使其更加接近人体生理温度，可以应用于药物控制、柔性执行元件，人造肌肉、微机械、生化分析、化学分离、生物材料等领域。

本发明提供的一种温敏性高分子水凝胶由单体异丙基丙烯酰胺与单体苯乙烯聚合成的共聚物聚N-异丙基丙烯酰胺-苯乙烯与明胶进行复合而成，其中所述的共聚物结构如下：

上述温敏性高分子水凝胶的制备包括如下步骤：

(1)将引发剂过硫酸钾用蒸馏水配成溶液，或将引发剂偶氮二异丁腈溶于苯配成溶液，溶剂用量以引发剂完全溶解为准；所述引发剂过硫酸钾或偶氮二异丁腈用量为异丙基丙烯酰胺和苯乙烯两种单体总摩尔量的0.05％～1％。；

(2)将异丙基丙烯酰胺溶解于蒸馏水/苯的混和溶剂中，混合溶剂的体积比例为60～90∶10～40，然后加入苯乙烯，其中，N-异丙基丙烯酰胺∶苯乙烯的摩尔比为60～90∶10～40，通氮气30分钟后，搅拌升温至50℃，滴加步骤(1)的溶液，约0.5小时滴加完毕，升温至60℃～75℃继续反应10～30小时；

(3)反应完毕后，将产物用60℃去离子水清洗，然后冷却析出，依次通过乙醚沉淀-丙酮溶解-乙醚沉淀处理，除去未反应单体、引发剂，最后在40℃的真空干燥箱中干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-苯乙烯共聚物；

(4)将共聚物与明胶加入在蒸馏水中，共聚物：明胶的质量比为20～50∶50～80，在-25℃～25℃之间经过3次反复的冷冻-熔融过程，最后经冷冻干燥即得到权利要求1所述温敏性水凝胶；共聚物+明胶在蒸馏水的浓度为0.05～0.5克/毫升。

上述聚N-异丙基丙烯酰胺-苯乙烯/明胶复合温敏性水凝胶低临界溶解温度在32℃～34℃之间。

本发明的有益效果是本发明提供的一种温敏性高分子水凝胶使其更加接近人体生理温度，可以应用于药物控制、柔性执行元件，人造肌肉、微机械、生化分析、化学分离、生物材料等领域。

具体实施方式

下面以具体实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

实施例一

将引发剂过硫酸钾用蒸馏水配成溶液，溶剂用量以引发剂完全溶解为准。引发剂过硫酸钾为异丙基丙烯酰胺和苯乙烯两种单体总摩尔量的0.1％。将N-异丙基丙烯酰胺溶解于蒸馏水/苯混和溶剂中，混合溶剂比例90∶10(体积)，然后加入苯乙烯，其中，N-异丙基丙烯酰胺∶苯乙烯比为90∶10(摩尔比)，通氮气30分钟后，搅拌升温至50℃，滴加前述引发剂的溶液，约0.5小时滴加完毕，升温至60℃继续反应30小时。反应完毕后，将产物用60℃去离子水清洗，然后冷却析出，依次通过乙醚沉淀-丙酮溶解-乙醚沉淀处理，除去未反应单体、引发剂，最后在40℃的真空干燥箱中干燥，得到聚N-异丙基丙烯酰胺-苯乙烯共聚物。将共聚物与明胶加入在蒸馏水中，共聚物∶明胶比为50∶50(质量比)，(共聚物+明胶)在蒸馏水的浓度为0.05(克/毫升)。在-25℃～25℃之间经过3次反复的冷冻-熔融过程，最后经冷冻干燥即得到上述温敏性水凝胶。

上述聚N-异丙基丙烯酰胺-苯乙烯/明胶复合温敏性水凝胶低临界溶解温度在32.5℃

实施例二