[发明专利]一种具有pH响应的高强度水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开一种具有pH响应的高强度水凝胶及其制备方法，利用甲基丙烯酸酐对明胶进行改性，获得甲基丙烯酰化的明胶；通过UV引发2‑乙烯基‑4，6‑二氨基‑1，3，5三嗪与甲基丙烯酰化的明胶共聚制备了具有pH响应的高强度水凝胶。本发明操作简单，易于制备，可使水凝胶同时具有pH响应性、高强度、高稳定性等优点。

技术领域

本发明属于智能水凝胶制备领域，更加具体地说，具体涉及一种具有pH响应的高强度水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是一种高含水量的三维网状聚合物，具有良好的生物相容性，广泛地应用于生物医药、微观控制器、工农业生产等领域。智能水凝胶是一类具有广泛应用前景的功能高分子材料，其采用功能性单体制备，能够感知外界环境的微小变化或者刺激(如pH值、温度、磁场、离子强度，紫外光等)，产生结构或者化学性质的变化，通常表现是体积的相变。敏感性水凝胶的特点，使其在药物的控释，细胞的培养，活性酶包埋，物质的分离提纯等方面具有广阔的应用前景。常见的智能水凝胶有：pH响应水凝胶、温度敏感水凝胶、离子响应水凝胶、磁场或电场敏感水凝胶等。

pH响应水凝胶是指水凝胶大分子网络中含有可解离的离子基团(如羧基、氨基、磺酸基等)，它们根据溶液的pH值的变化，夺取或者释放质子，导致网络内大分子链段间离子间作用力和渗透压的改变，从而产生水凝胶的体积溶胀或消溶胀现象。根据敏感性基团不同，pH敏感水凝胶可以分为阴离子、阳离子和两性离子三种类型。阴离子型pH敏感水凝胶的可离子化基团一般为-COOH,对于聚丙烯酸类水凝胶而言，羧基为弱酸，因此发生溶胀突跃的pH较高。阳离子型pH敏感水凝胶的可离子化基团一般为氨基，其pH敏感性主要来自于氨基的质子化，氨基越多，水凝胶的平衡溶胀比越大。两性pH敏感性水凝胶同时含有酸碱基团。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种具有pH响应的高强度水凝胶及其制备方法，首先利用甲基丙烯酸酐对明胶进行改性，获得甲基丙烯酰化的明胶(GelMA)，接着将GelMA、2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪(VDT)进行共聚，具有pH响应的高强度水凝胶材料。其中甲基丙烯酰化的明胶(GelMA)、2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5三嗪(VDT)和聚合后的聚合物GelMA-PVDT分子结构如下：

本发明的技术目的通过下述技术方案予以实现：

一种具有pH响应的高强度水凝胶，以甲基丙烯酰化的明胶和2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪为两种单体，经引发两种单体上的碳碳双键进行自由基聚合制备而成，共聚水凝胶分子为碳碳主链，侧链为明胶和三嗪基团；其中甲基丙烯酰化的明胶和2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪的质量比为(1-10)：1。

而且，甲基丙烯酰化的明胶和2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪的质量比为(2—6)：1。

上述高强度水凝胶的制备方法，将甲基丙烯酰化的明胶、2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪和引发剂均匀分散在有机溶剂中，利用引发剂引发两种单体上的碳碳双键进行自由基聚合，其中甲基丙烯酰化的明胶和2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪的质量比为(1-10)：1，固含量为10—30％。

而且，甲基丙烯酰化的明胶和2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪的质量比为(2—6)：1。

而且，固含量为15—30％，固含量为两种单体(GelMA和VDT)的质量之和/(两种物质和有机溶剂的质量之和)。

而且，有机溶剂为能够同时均匀分散甲基丙烯酰化的明胶、2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪和引发剂的有机溶剂，例如二甲基亚砜、四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺。

而且，引发剂的用量为单体甲基丙烯酰化的明胶和2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪质量之和的3％-5％。