[发明专利]一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于高分子水凝胶技术领域，涉及一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶制备方法。

背景技术

随着超分子科学的建立，超分子水凝胶也开始被大家广泛关注，与传统的化学交联水凝胶相比，超分子水凝胶的三维网络结构是由弱相互作用诱导形成，由于弱相互作用对外界刺激响应灵敏且常常具有一定的可逆性，因此，超分子水凝胶不仅保持了传统水凝胶高水含量、生物相容性、环境友好等性质，而且常兼具应激响应、自愈合等优异性质。目前，超分子水凝胶中的氢键作用大多是非生物体内的分子间的氢键作用，而对生物体内含有的DNA碱基对的氢键作用的引用却很少见。DNA是自然界长期进化所选择的基因载体，而碱基对恰是DNA储存和表达遗传信息的基因密码，并且碱基对具有的独特性质是其他任何分子都无法替代的。

现在，文献中有关碱基对水凝胶的报道都是将碱基对引入到水凝胶体系中大分子链段的一端或两端来形成链段间的氢键作用，但这类水凝胶的主要交联作用为链段间的定向排列堆积作用，具有结构不稳定的缺点。并且此类水凝胶大多在有机溶剂中成胶后用去离子水移除有机溶剂，但无论如何洗涤都会存在溶剂残留，而有机溶剂对人体具有一定的刺激性和毒性并会产生不良反应，这就使此类水凝胶在生物应用上受到了限制。

聚丙烯酰胺水凝胶具有一定的生物相容性,可应用于人体软组织填充材料，已被批准用于注射隆胸隆臀等美容手术，但其结构不稳定，长时间吸水溶胀后无法保持其原来形状，成为溶胶状态，这就在很大程度上限制了其应用范围。

中国专利（CN 103694426 A）描述了一种通过对碱基对修饰后引入到聚合物的末端，通过两个碱基之间形成互补的碱基对，碱基对之间形成的氢键具有盐和pH响应性，虽然，该聚合物可在海水淡化和个人保健等方面有应用，但该发明具有结构不稳定和因碱基含量少对盐和pH响应缓慢的缺点。

发明内容

为了解决已有技术的问题，本发明目的是将生物体内含有的碱基对引入到聚丙烯酰胺水凝胶聚合物体系中，不只是末端接入，而是将碱基对镶嵌到高分子链段内，使链与链间存在大量的碱基对氢键作用，影响其力学性能并使其具有了对盐和pH更强和更灵敏的响应性。 且本发明在水中得到水凝胶，这就排除了有机溶剂的影响。因此，具有更高的生物相容性和生物适应性。

本发明通过自由基聚合的方法制备一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶，该方法包括：腺嘌呤和胸腺嘧啶先经过丙烯酰氯改性，然后用极性溶剂进行沉淀析出改性腺嘌呤碱基单体和胸腺嘧啶碱基单体并干燥，然后将已改性的腺嘌呤碱基单体和胸腺嘧啶碱基单体与亲水性单体丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾先后加入去离子水中，搅拌至完全溶解，然后将配制好的溶液直接置于反应容器中，最后将反应容器放在烘箱中进行加热反应，使合成的腺嘌呤碱基单体和胸腺嘧啶碱基单体与亲水性单体进行自由基共聚形成高分子聚合物，聚合物依靠DNA碱基对的氢键作用形成三维网状结构，获得DNA碱基对交联的超分子水凝胶。

本发明所述的一种DNA碱基对交联的超分子水凝胶的制备方法，其步骤和条件如下：

（1）碱基的改性

a.将腺嘌呤、胸腺嘧啶分别溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，分别配制成摩尔浓度为0.15～0.30mol/L的腺嘌呤溶液和胸腺嘧啶溶液；再向上述的各溶液中分别加入三乙胺，放在冰浴中搅拌20～30min后，加入丙烯酰氯，将体系抽成真空，室温下搅拌反应6～8h，分别得到改性的腺嘌呤碱基单体溶液和胸腺嘧啶碱基单体溶液；所用的腺嘌呤和胸腺嘧啶与丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比均为1:1.1～1.3:1.4～1.6；

b.将步骤a得到的溶液中改性的腺嘌呤碱基单体和胸腺嘧啶碱基单体分别用极性溶剂沉降析出，极性溶剂的体积量与被沉降溶液体积的比为7～10：1，然后用布氏漏斗进行抽滤，分别得到接有双键的腺嘌呤碱基单体和胸腺嘧啶碱基单体，将过滤产物置于干燥器里干燥；所用的极性溶剂为乙醚。

（2）水凝胶的制备