[发明专利]哑铃结构阳离子型电场敏感糖基智能水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种哑铃结构阳离子型电场敏感糖基智能水凝胶及其制备方法。

背景技术：

水凝胶是指一种主链或支链含有大量亲水性基团并吸附有大量水分的具有三维网状结构的交联聚合物。水凝胶在水中溶胀但不溶解，在保持一定形状的同时含有大量水分。根据对环境刺激应答不同可分为对刺激不敏感的传统水凝胶和对刺激产生响应的环境敏感水凝胶，后者又称智能水凝胶。所谓智能性水凝胶，是指在外界物理和化学因素，如温度、pH、光、电、磁、声、力和化学物质等的刺激下自身体积和形状可以发生可逆变化的水凝胶。由于智能型水凝胶的独特响应性，在化学转换器、记忆元件开关、传感器、人造肌肉、化学存储器、分子分离体系、活性酶的固定、组织工程、药物载体等方面具有很好的应用前景。

在各种外界刺激条件中，电场很容易施加而且易于调控，这一特点使得电场敏感水凝胶成为智能水凝胶研究领域备受关注的课题。Hamlen等在1965年最早报道了聚电解质水凝胶在电场诱导下的变形，从20世纪90年代起电场敏感水凝胶成为研究热点之一。电场敏感水凝胶一般由聚电解质构成，将其置于电解质溶液中，在电场刺激作用下，凝胶会发生体积或形状变化，进而实现由电能到机械能的转化。关于电场敏感水凝胶的响应机理众说纷纭，Tanaka等最早于20世纪80年代用平均场理论来解释；其他的还有用水的电解、电扩散理论、半定量理论、去极化理论、一维电场动力学模型、渗透压机理等来解释。总的来说，此类水凝胶溶胀或去溶胀的响应特性是在电场刺激作用下实现的，而凝胶网络中的可离子化基团是电场敏感水凝胶具有电刺激响应行为的重要条件。

由于大多数合成高分子的生物相容性和生物降解性较差，限制了其在生物医药方面的应用。于是具有良好生物相容性、无毒、环境友好，并具有较多活性基团的天然高分子近年来逐渐成为制备水凝胶的理想材料。与此相对应，与合成高分子相比，天然高分子水凝胶具有低毒性、良好的生物相容性、对环境敏感以及低廉的价格等优点，然而机械强度差，性能不稳定，易降解等不足还有待于改善。由此看见，将低毒性、良好的生物相容性和生物降解性、优良的机械性能和环境敏感性这几点完美结合起来，制备出新型、绿色的智能水凝胶是今后努力的研究方向。糖类化合物作为一类天然可再生生物质资源，具有石油化工原料所不具备的良好的生物相容性、生物降解性、无毒、无刺激等优势，因此，引入糖基的电场敏感智能水凝胶具有广阔的应用前景。

 

发明内容：

    本发明的目的是为了获得一种生物相容性良好的阳离子型电场敏感智能水凝胶，通过引入葡萄糖小分子，制备了一种结构可控的哑铃结构阳离子型电场敏感智能水凝胶。

本发明的技术解决方案是：

一种哑铃结构阳离子型电场敏感糖基智能水凝胶，在整体分子结构上为哑铃结构；制备中以葡萄糖为原料，经过与不饱和酰卤进行酯化反应制备糖基单体；采用的聚合方法为可逆加成断裂链转移自由基聚合，其中，可聚合双键的酯化试剂为丙烯酰氯，电场敏感感单体是甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯（DMAEMA），可逆加成断裂链转移剂是S,S’-二（α，α’-二甲基-α’’-乙酸）-三硫代碳酸酯（CMP）。

一种哑铃结构阳离子型电场敏感糖基智能水凝胶的制备方法，制备步骤如下：

步骤一：将葡萄糖单体经过OH保护，与含有双键的不饱和酰卤制备含有双键的可聚合糖基单体；

步骤二：将三硫代碳酸酯链转移剂CMP与上一步所制得的可聚合糖基单体加入到一定量四氢呋喃中，在惰性气体保护下，加入引发剂偶氮二异丁腈，在70℃下，进行糖基单体的聚合，当糖基单体聚合完成后，加入电场敏感单体DMAEMA共聚，随后再加入糖基单体聚合得到哑铃结构糖基聚合物；

步骤三：将制备的哑铃结构糖基聚合物，在稀酸中水解游离OH，得到目标产物哑铃结构阳离子型电场敏感糖基智能水凝胶。

本发明与现有技术相比具有以下优点：1.制备了凝胶分子骨架为哑铃结构，并且其结构可以调控；2.本发明所使用的原料为糖类化合物，提高了生物相容性；3.所制备的糖基智能水凝胶具有良好的电场响应行为。

附图说明：

图1为哑铃结构阳离子型电场敏感糖基智能水凝胶的示意图。

具体实施方式：

为了加深对本发明的理解，下面将结合实施例对本发明作进一步详述，下列实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1：