[发明专利]聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法。所述方法包括在催化剂存在条件下，由聚乙二醇、多羟基化合物和二乙烯基砜均匀混合所得的原料物反应成胶的步骤。该方法中以羟基封端聚乙二醇为原料，二乙烯基砜为交联剂，通过加入多羟基化合物形成网络结构，催化剂条件下室温一步反应。方法简单；通过控制多羟基化合物的种类、比例以及聚乙二醇链长，可以实现水凝胶力学性能的调节；溶剂选择广，适用于多种含羟基化合物原料，进而得到满足需求的水凝胶材料。

技术领域

本发明属于有机高分子材料领域，涉及一种力学性能可控的新型聚乙二醇水凝胶的制备方法及应用。

技术背景

水凝胶是一种具有高分子网络骨架的材料，其化学性质及物理性质与天然的细胞环境极其相似，在医学、生物、药物等领域有着广阔的应用前景，现已被广泛用于各个领域，如伤口敷料、药物载体、隐形眼镜等。

常用的做水凝胶的聚合物有聚乙二醇、聚乙烯醇、丙烯酸酯等。其中聚乙二醇(PEG)由于生物相容性好，机械性能可调等优点而被广泛使用。而且，聚乙二醇水凝胶材料对于蛋白和细胞的识别与黏附存在着天然惰性，因而在生物医药领域有着广泛的应用。

由于聚乙二醇分子中的羟基反应活性低，常用的聚乙二醇水凝胶的制备方法通常需要对聚乙二醇分子衍生化，通过聚乙二醇衍生物反应制备聚乙二醇水凝胶。常见的包括：聚乙二醇丙烯酸酯衍生物自由基聚合制备；聚乙二醇乙烯基砜衍生物与聚乙二醇巯基衍生物水溶液中Michael加成制备等。这些方法均需要对聚乙二醇进行衍生化，并且水凝胶的力学性能调节方法较少。

发明内容

基于上述现有技术中的问题，本发明旨在提供一种新的聚乙二醇水凝胶的制备方法。本发明所提供一种聚乙二醇水凝胶材料的制备方法包括在催化剂存在条件下，原料物反应成胶的步骤；所述的原料物由聚乙二醇、多羟基化合物和二乙烯基砜均匀混合所得。

上述本发明提供的聚乙二醇水凝胶制备方法，无需对聚乙二醇进行衍生化，在催化条件下室温反应即可制得聚乙二醇水凝胶材料；并且，水凝胶的力学性能和生物学性能可以通过交联剂种类，比例以及聚乙二醇链长来调节。一般来说，交联剂分子中羟基数量增多，交联剂摩尔分数升高和聚乙二醇链长的增大都能提高水凝胶的储存模量，即提高水凝胶材料的弹性。在此基本原则的指导下，本领域的技术人员可以根据对产品性能的设计需求来选择适当参数的原料。该操作简便，方法适用性广。

上述方法所制备得到的聚乙二醇水凝胶材料也在本发明请求保护的范围内。

上述本发明所述的聚乙二醇水凝胶材料，可描述为通式I的骨架结构：

该结构通式I中，m，n均为不小于3的整数。

在该聚乙二醇水凝胶材料的骨架结构中，源自原料中聚乙二醇的结构单元构成的链状结构，源于原料多羟基化合物的结构单元构成了产物的网络结构。这些结构使得本发明的聚乙二醇水凝胶材料具有相当优异的性能，因而在生物、医药等领域具有优良的应用前景。

附图说明

本发明附图8幅，用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。

图1是聚乙二醇水凝胶材料照片。

图2是甘油比例不同的聚乙二醇水凝胶材料力学性能。G’：储存模量；G”：损耗模量。

图3是聚乙二醇链长不同的水凝胶材料力学性能。聚乙二醇：甘油＝1:5；G’：储存模量；G”：损耗模量。

图4是聚乙二醇链长不同的水凝胶材料力学性能。G’:G”为损耗角正切。

图5是甘油比例不同的聚乙二醇水凝胶材料抗蛋白非特异性吸附性能。