[发明专利]一种制备两亲性纳米微球复合网络水凝胶的方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子合成方法领域，涉及一种联合利用微乳液聚合和点击化学制备具有可控性质的两亲性纳米微球复合网络水凝胶的方法。

背景技术

高分子水凝胶是以水为分散介质的固体胶状物质，是大自然比较普遍存在的一种物质形态，很多生物组织器官的一些组成部分都是由水凝胶为主题构成的，如肌腱、眼球、血管和人体关节等。化学凝胶是由分子间通过化学键的相互形成的三维结构网络聚合物，能够吸收并保存一定量的水，并能在一定条件下失去吸收的水，是一类具有广泛和长远的应用前景的功能高分子材料。

“点击化学”（ClickChemistry），又被科研工作者称为为“链接化学”、“速配接合组合式化学”，是诺贝尔化学奖获得者Sharpless在2001年提出的，主要原理是通过小单元的拼凑和连接，来迅速稳定的完成多种多样分子的化学合成。点击化学的典型代表也是应用最为广泛的反应为铜催化条件下的炔基与叠氮基团的环加成反应。点击化学具有反应高效、反应条件温和以及反应选择性好等一些优点，目前已经被广泛的应用于药物开发、功能性水凝胶合成、生物组织合成等诸多领域。微乳液的概念是由Hear和Schalmer最早提出的，微乳液是一种由水相、油相、表面活性剂及助表面活性剂反应形成的透明均一且具有稳定热力学性质的油水分散体系。微乳液聚合方法制备的粒子具有粒径小、单分散性相对较好、孔道结构和外貌形态规整等诸多特点，在制备高分子交联微球方面应用非常广泛。乳液微球，是指其直径在纳米至微米的范围内，外貌形态像球形的聚合物团簇。纳米微球具有特殊的尺寸和形态外貌，具备优于其他种类材料的特殊功能，其功能目前已经发展到两亲性、PH响应性、温敏性、磁性和生理相容性、生理惰性等。而两亲性微球在整个复合网络凝胶结构中的应用越来越深入，特别是其尺寸可控和表面可功能化的特点赋予其诸多优异的物理和化学性质，作为整个凝胶网络结构的交联点，结合点击化学的反应类型

目前，水凝胶性质的可控性处在一个研究的瓶颈，本发明通过纳米粒子的尺寸和形貌的控制，使得网络结构的交联点的性质产生差异，得到溶胀和机械性质可控的两亲性纳米微球复合网络水凝胶。

发明内容

技术问题：本发明提供一种通过控制网络结构中交联点的尺寸和形貌，从而得到需要的某些性质可控且网络结构规整的制备两亲性纳米微球复合网络水凝胶的方法。

技术方案：本发明的制备两亲性纳米微球复合网络水凝胶的方法，包括以下步骤：

1）在反应器中加入以下反应物：在反应器中加入以下反应物：含有两个或两个以上多端炔基的双臂或者多臂聚乙二醇衍生物PEGn-Alkynylx和至少含有两个叠氮基团的两亲性功能性纳米微球衍生物Microspheres(N3)y，n为聚乙二醇主链的数量，n≥1，x为端炔基的数量，x≥2，Microspheres为纳米微球，平均粒径100～600nm之间，y为微球表面所带有的叠氮基团的数量，y≥2，在40～100℃的温度下，使加入的反应物溶解分散均匀后，氮气保护，密封体系，注射加入催化剂和配体；

两亲性的纳米微球是按照以下方法合成的：配置浓度为1%的十二烷基苯磺酸钠的水溶液，机械搅拌，预乳化，然后向溶液中加入预先混合均匀的单体苯乙烯、甲基丙烯酸缩水甘油酯和交联剂1,4-对二乙烯基苯，继续机械搅拌，升高温度至引发温度75℃，按照占反应体系质量比为0.06%加入引发剂过硫酸钠，乳液聚合反应12h，制得纳米微球；

2）将步骤1）配制的溶液在氮气的保护下，在40～100℃下超声振荡反应0.5～3h，得到复合网络结构；

3）将聚合物网络取出，浸泡在乙二胺四乙酸二钠溶液中去除残留在网络中的催化剂，干燥后即得到规整的某些性质可控的两亲性纳米微球复合网络水凝胶。

本发明方法的优选方案中，步骤1）中的催化剂为铜系元素卤代催化剂。

本发明方法的优选方案中，步骤1）中的配体为含氮的多齿配体。

本发明方法的优选方案中，步骤1）中合成含有多端炔基的聚乙二醇衍生物PEGn-Alkynylx时采用的聚乙二醇分子量为2000～8000。

本发明方法的优选方案中，步骤1）中制备两亲性纳米微球复合网络水凝胶方法，其特征在于，步骤1）中合成的两亲性纳米微球的尺寸和外貌具有可控性，从而凝胶的溶胀和机械等性能也具有一定的可控性。