[发明专利]掺杂有聚苯胺的高强导电水凝胶及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种可以直接诱导神经干细胞向神经元方向分化的导电高强水凝胶制备，具体为一种2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪-乙烯基咪唑-聚苯胺(PVDT-VI-PANI)水凝胶的制备方法和应用，该水凝胶能够通过掺杂态聚苯胺导电，通过电流的刺激，促进神经干细胞向神经元方向分化。

背景技术

神经系统疾病影响着很多人的生活，然而神经元缺乏自我修复和再生的能力。神经干细胞是一种多功能细胞，可以分化成神经元、胶质细胞等。所以干细胞移植成为治疗神经系统疾病的一种有利手段。但是神经干细胞在正常条件下，是倾向于向胶质细胞方向分化，给其实际应用带来了很多不便。水凝胶与人体大环境有某些相似性，并且可以支持神经干细胞的生长和分化，引起了科研工作者的广泛关注。但是其往往力学性能比较差，与人体的肌肉组织的力学性能缺乏匹配性，同样也在一定程度上限制了其应用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供掺杂有聚苯胺的高强导电水凝胶及其制备方法和应用，以2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪和乙烯基咪唑为主体的水凝胶，具体为2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、咪唑共聚物(PVDT-co-VI)，该共聚物除表现出水凝胶的固有特性，还可以在凝胶上包覆一层掺杂态聚苯胺，赋予凝胶导电性，通过微弱电流的刺激，促进神经干细胞向神经元方向分化。

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

掺杂有聚苯胺的高强导电水凝胶，由水凝胶和聚苯胺组成，水凝胶由2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑和交联剂通过自由基聚合共聚而成，所述交联剂分子的分子链两端带有碳碳双键、分子链中间为聚乙二醇分子的主链结构(即(CH2CH2O)n；聚苯胺为掺杂态聚苯胺，通过浸渍方式分散在水凝胶中。

在本发明的技术方案中，以2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪和乙烯基咪唑作为共聚单体，以交联剂交联共聚单体，交联剂分子的分子链两端带有双键、分子链中间为“氧-碳-碳-氧”单键相连的骨架结构(即聚乙二醇分子的主链结构，(CH2CH2O)n)，采用热源或者光源使引发剂提供自由基，再由自由基引发2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑和交联剂中的双键，使三者几乎同时引发，发生聚合反应，最终制备的水凝胶材料中，具有聚2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、聚咪唑和交联剂三种物质的链段，其中2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪提供骨架中的力学性能，乙烯基咪唑可以吸附聚苯胺，交联剂中的聚乙二醇结构提供柔性链段，上述几部分协同作用，使整个水凝胶材料体现出高强度和导电的效果。

利用引发剂提供的自由基引发2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑和交联剂发生反应。其中引发剂可以选择高分子聚合领域中常用的热引发剂，如偶氮二异丁腈(ABIN)、过氧化苯甲酰(BPO)，或者光引发剂，如1-[4-(2-羟乙氧基)-亚苯基]-2-羟基-2′，2′-二甲基乙酮(Irgacure 2959)、甲基乙烯基酮、安息香。如果选择热引发剂，则需要首先利用惰性气体(如氮气、氩气或者氦气)排除反应体系中的氧，以避免其的阻聚作用，然后根据引发剂的活性和用量，将反应体系加热到所用引发剂的引发温度之上并保持相当长的时间，如1h以上或者更长(1-5h)，以促使引发剂能够长时间产生足够多的自由基，引发反应体系持续发生自由基聚合反应，最终制备本发明的水水凝胶。如果选择光引发剂，则可以选用透明密闭的反应容器，在紫外光照射的条件下引发自由基聚合，由于光引发效率高于热引发，因根据所选引发剂的活性和用量调整照射时间时，照射时间可短于热引发的加热时间，如20分钟或者更长(30min-1h)。

在本发明的技术方案中，应当根据2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑选择使用的引发剂、交联剂的溶解性，选择能够完全溶解上述四种物质或者能够与上述四种物质完全互溶的溶剂，以混合均匀反应体系。由于2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑有极性，引发剂和交联剂也要能够溶解在极性溶剂中，因此可选择有机溶剂中的极性溶剂，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氢呋喃、二甲基亚砜。

掺杂有聚苯胺的高强导电水凝胶的制备方法，按照下述步骤进行：