[发明专利]一种可UV固化且可溶于水的磁性壳聚糖水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及生物高分子材料改性与功能化领域，具体涉及一种可UV固化且可溶于水的磁性壳聚糖水凝胶的制备方法。

背景技术

壳聚糖具有较好的生物相容性、生物可降解性以及生物活性，近年来其在药物释放、组织工程和伤口敷料等领域的研究逐渐成为了热点。然而壳聚糖及其水凝胶缺乏磁场响应性以及磁场驱动控制性，在很大程度上限制了它在刺激响应领域中的应用。Yuhui Li等人(Advanced Functional Materials，2012，23(6)：660～672)认为由水凝胶基体与磁性组分构成的磁性水凝胶在基于磁场响应性的药物控制释放、基于磁滞生热的温敏水凝胶和癌症过热治疗以及可控形状和结构的组织工程支架构建等生物医学领域有着广泛的应用前景。而相比于温敏或pH敏感性水凝胶，磁性壳聚糖水凝胶具有可快速响应、可远程控制以及无创性生热等优势。

现阶段磁性壳聚糖水凝胶仍存在基于物理交联的水凝胶力学强度低、基于化学交联的水凝胶残存不易去除且具有明显生物毒性的化学交联试剂等问题。这很大程度上限制了在涉及生物组织构建与低细胞毒性等生物医学领域中的应用。Alexandre T.Paulino等人(Journal of Magnetism and Magnetic Materials，2009，321：2636～2642)利用壳聚糖与丙烯酸在过硫酸铵作用下发生共聚合反应，将柠檬酸钠改性后的γ-Fe₂O₃颗粒加入其中，混合液在N，N-亚甲基双丙烯酰胺作用下交联成为致密且均匀的磁性水凝胶。然而该磁性壳聚糖水凝胶的凝胶化过程中添加了不易去除且具有生物毒性的过硫酸铵以及N，N-亚甲基双丙烯酰胺等物质，会对细胞造成损害。目前磁性壳聚糖还存在无法溶于水，而可溶于水的磁性壳聚糖对于原位负载蛋白质、生长因子以及细胞等生物活性类物质并保持其活性至关重要。另(Sci Transl Med，2013，5：167ra6)公开了一种光交联水凝胶，它为原位负载生物活性物质提供了一种快速且细胞友好的凝胶方法，但是该水凝胶不具备磁性，不能实现磁场诱导图案化凝胶组装体的可控组装，因此现有技术还存在很多不足。

发明内容

本发明为解决现有壳聚糖不能同时具备溶于水、UV固化和有磁性的特性，以及可溶于水且UV固化得磁性壳聚糖水凝胶在凝胶化过程中添加不易去除且具有生物毒性的化学交联试剂的问题，而提供了一种可UV固化且可溶于水的磁性壳聚糖水凝胶的制备方法。

本发明的一种可UV固化且可溶于水的磁性壳聚糖水凝胶的制备方法按以下步骤进行：

一、①将壳聚糖、二价铁盐和三价铁盐于室温下溶解于乙酸溶液中，得到含有Fe²⁺和Fe³⁺的壳聚糖乙酸溶液，然后将得到的含有Fe²⁺和Fe³⁺的壳聚糖乙酸溶液加入到质量体积浓度为0.05g/mL的NaOH水溶液中，室温下反应6h～12h，得到黑色磁性壳聚糖水凝胶，②再将得到的黑色磁性壳聚糖水凝胶溶解于乙酸溶液中，得到磁性壳聚糖乙酸溶液，然后向得到的磁性壳聚糖乙酸溶液中以滴加速度为5mL/min～8mL/min加入甲基丙烯酸酐，控制反应温度为20～70℃，反应时间为3h～24h，得到混合溶液；步骤一①中所述的乙酸溶液的体积与壳聚糖的质量的比为100mL∶(1.5～4.5)g，且所述的乙酸溶液的体积浓度为1.0％～2.8％；步骤一①中所述的含有Fe²⁺和Fe³⁺的壳聚糖乙酸溶液中Fe²⁺和Fe³⁺的总质量与壳聚糖的质量比为(0.1～0.5)∶1；步骤一①中所述的含有Fe²⁺和Fe³⁺的壳聚糖乙酸溶液中Fe²⁺和Fe³⁺的摩尔比为2∶1；步骤一①中所述的含有Fe²⁺和Fe³⁺的壳聚糖乙酸溶液与NaOH水溶液的体积比为1∶(5～10)；步骤一②中所述的乙酸溶液的体积与黑色磁性壳聚糖水凝胶的质量的比为10mL∶1g，且所述的乙酸溶液的体积浓度为1.0％～2.8％；步骤一②中所述的甲基丙烯酸酐与步骤一①中所述的壳聚糖的质量比为(0.32～3.52)∶1；