[发明专利]一种具有粘性的高力学强度纳米杂化水凝胶及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及功能性聚合物-无机锂藻土纳米杂化材料的高分子材料领域，具体涉及一种具有粘性的高力学强度纳米杂化水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶由于含有大量的水，并且具有完善的三维网络结构赋予其软物质的特性，此结构与生物体组织相似，在生物医用材料领域有重要应用前景。其中具有粘性的水凝胶在组织工程、医用敷料及药物控制释放等方面有着独特的优势。粘性水凝胶与传统粘合剂相比，可以提供与基底模量相匹配的强度，并具有可传递物质的功能；模量的匹配可以有效避免开裂，可吸附并释放分子的功能使粘性凝胶在传感器、药物控释、密封等领域有独特优势。一方面水凝胶可以通过粘性与生物组织或表面粘附并保持稳定的接触，另一方面水凝胶可以载药、控释，实现药物的控制传递，因此在药物控释领域有重要应用价值。但由于水凝胶中含有大量水分，因此传统水凝胶的力学强度很低，无法承受较大的拉伸、压缩或反复形变等，大大制约了水凝胶在生物医药领域的应用。

近年来，出现了几种高力学强度水凝胶的报道，如纳米复合水凝胶、双网络水凝胶、拓扑结构水凝胶、聚两性电解质水凝胶等，将水凝胶的力学强度提升至kPa数量级，甚至可达MPa。这些高力学强度水凝胶的出现克服了传统水凝胶力学强度低的缺陷，拓宽了水凝胶的应用领域。其中，纳米复合水凝胶是由无机纳米粒子锂藻土代替传统化学交联剂，与丙烯酰胺类单体通过自由基聚合得到的一种高强度水凝胶。但目前报道的高力学强度水凝胶大多不具有粘性，仅有少量关于高强度粘性水凝胶的报道，如基于多巴胺（AdvancedMaterials，2013，25：653）、聚丙烯酰胺（TheJournalofPhysicalChemistryB，2013，117：441）、聚乙二醇（MacromolecularBioscience，2013，13：59）等的高强度水凝胶具有一定的粘性，制备工艺相当复杂，使高强度粘性水凝胶的应用受到限制。

为开发具有实际意义的新型高强度粘性水凝胶，简化制备工艺，本发明提供一种“一锅法”制备具有粘性同时具备高力学强度的纳米杂化水凝胶及其制备方法；所制备的杂化水凝胶既具有优异的力学强度，又具有良好的粘性，可粘附皮肤、金属、玻璃、陶瓷等表面，同时水凝胶还具备生物相容性，可用于伤口密封、伤口辅料及药物控释等需要粘性水凝胶的领域。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种具有粘性的高力学强度纳米杂化水凝胶及其制备方法。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种具有粘性的高力学强度纳米杂化水凝胶，该水凝胶由丙烯酰胺或N-烷基取代丙烯酰胺衍生物在无机纳米粒子锂藻土、聚乙烯醇和环糊精的水分散液中聚合而成；所述N-烷基取代丙烯酰胺衍生物为N,N-二甲基丙烯酰胺或N-异丙基丙烯酰胺；所述聚乙烯醇水解度为80%~99%，分子量为10,000~100,000。

进一步地，所述无机纳米粒子锂藻土采用LaponiteXLS溶胶型产品、LaponiteRDS溶胶型产品、LaponiteXLG凝胶型产品或LaponiteRD凝胶型产品。

进一步地，所述环糊精为α-环糊精、β-环糊精或γ-环糊精。

进一步地，所述水凝胶具有高力学强度和粘性，可粘附皮肤、金属、玻璃、陶瓷等表面，拉伸强度在100-2000kPa，粘结强度在10-200kPa。

更进一步地，所述水凝胶拉伸强度在100-500kPa，粘结强度在10-40kPa。

一种具有粘性的高力学强度纳米杂化水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

（1）依次将无机纳米粒子锂藻土和单体分散于水中，搅拌得到均匀透明的分散液；

（2）在上述分散液中加入聚乙烯醇并搅拌均匀，再加入环糊精搅拌均匀，得反应液；

（3）除去反应液中的氧气，再加入引发剂，得反应混合液，最后将反应混合液装入模具中并密封，置于10~25^oC环境中反应12-48小时，得到具有粘性的高力学强度纳米杂化水凝胶。

进一步地，步骤（1）所述无机纳米粒子锂藻土采用LaponiteXLS溶胶型产品、LaponiteRDS溶胶型产品、LaponiteXLG凝胶型产品或LaponiteRD凝胶型产品；所述无机纳米粒子锂藻土质量为分散液中所加水质量的1%~10%。