[发明专利]一种儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料及其制备方法

说明书

一种儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料及其制备方法，它涉及一种自愈合水凝胶及其制备方法。本发明的目的要解决现有儿茶酚壳聚糖水凝胶存在力学性能差的问题。一种儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料，以壳聚糖为原料，表面引入二烯体呋喃基团和儿茶酚官能团，利用铁离子与儿茶酚基团的配位作用以及呋喃基团与马来酰亚胺之间发生的Diels‑Alder反应生成双交联水凝胶材料。方法：一、制备呋喃甲酰壳聚糖；二、制备儿茶酚呋喃甲酰壳聚糖；三、混合，得到儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料。优点：儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料储能模量达到1000Pa；本发明主要用于制备的儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料。

技术领域

本发明涉及一种自愈合水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶三维支架材料具有天然软骨组织结构模拟逼真，益于细胞均匀分散，可原位聚合而减少外科手术复杂性等诸多优势，不仅可以为细胞提供类三维生理环境的“栖居地”，同时可以通过与细胞的相互作用从而引导细胞功能表达并进一步形成新生组织。但目前临床水凝胶之间材料在实际应用中尚存在毒性强、力学强度差、体内易降解、不具自愈合性能、对环境无刺激响应性等一系列制约因素，因此，急待新型水凝胶支架材料的研发制备。近年，对水凝胶支架材料的研究快速崛起，其兼具高生物相容性、力学机械性能卓越、生命环境安全、使用安全绿色环保、性能智能可调控、经济耐用等优势。现有自愈合水凝胶支架材料，可以对由于环境产生的损伤及裂纹进行自我修复，极大的提升了水凝胶支架材料的使用寿命，减少了水凝胶支架材料的更换频率。同时，此类水凝胶普遍具有一种或多种环境敏感性。因此，国内外学者在寻找新型水凝胶支架材料过程中不断探索，具有高性能的壳聚糖水凝胶支架材料成为生物化工以及生物医学领域研究的热点之一。但是现有儿茶酚壳聚糖水凝胶存在力学性能差的问题。

发明内容

本发明的目的要解决现有儿茶酚壳聚糖水凝胶存在力学性能差的问题，而提供一种儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料及其制备方法。

一种儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料，它以壳聚糖为原料，第一次还原胺化反应在壳聚糖结构表面引入二烯体呋喃基团，得到呋喃甲酰壳聚糖，然后进行第二次还原胺化反应在呋喃甲酰壳聚糖表面引入儿茶酚官能团，得到儿茶酚呋喃甲酰壳聚糖，将儿茶酚呋喃甲酰壳聚糖与氯化铁和双马来酰亚胺封端的聚乙二醇混合，利用铁离子与儿茶酚基团的配位作用以及呋喃基团与马来酰亚胺之间发生的Diels-Alder反应生成双交联水凝胶材料，即为儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料。

一种儿茶酚壳聚糖自愈合水凝胶材料的制备方法，具体是按以下步骤完成的：一、制备呋喃甲酰壳聚糖：①、将壳聚糖溶于质量分数为2％的冰醋酸溶液中，得到壳聚糖水溶液，所述壳聚糖水溶液中壳聚糖浓度为0.033mmol/L～0.055mmol/L；②、将呋喃甲醛溶于甲醇中，得到呋喃甲醛的甲醇溶液，所述呋喃甲醛的甲醇溶液中呋喃甲醛浓度为0.059mmol/L～0.079mmol/L；③、将壳聚糖水溶液与呋喃甲醛的甲醇溶液混合，并在温度为20～25℃和转速为900r/min～1200r/min的条件下搅拌反应4h～6h，然后加入氰基硼氢化钠，继续在温度为20～25℃和转速为900r/min～1200r/min的条件下搅拌反应4h～6h，得到反应产物；所述壳聚糖水溶液与呋喃甲醛的甲醇溶液的体积比为20:(1～1.5)；所述呋喃甲醛的甲醇溶液中呋喃甲醛与氰基硼氢化钠的摩尔比为1:1；④、将反应产物依次使用水、75:25水-乙醇混合物、50:50水-乙醇混合物、25:75水-乙醇混合物和乙醇进行洗涤，得到洗涤后产物，所述75:25水-乙醇混合物由水和乙醇按水与乙醇体积比为75:25混合而成，所述50:50水-乙醇混合物由水和乙醇按水与乙醇体积比为50:50混合而成，所述25:75水-乙醇混合物由水和乙醇按水与乙醇体积比为25:75混合而成，将洗涤后产物在室温下真空干燥，得到淡黄色粉末，即为呋喃甲酰壳聚糖；