[发明专利]基于热可逆Diels-Alder反应的高分子-纳米二硫化钼片复合水凝胶制备及应用

说明书

本发明属于高分子生物材料技术领域，提供了基于热可逆Diels‑Alder反应的高分子‑纳米二硫化钼片复合水凝胶制备方法及其应用。所述复合水凝胶通过在纳米薄层二硫化钼片水溶液中发生热可逆Diels‑Alder反应而形成。所述热可逆Diels‑Alder反应为巯基‑聚乙二醇‑马来酰亚胺的马来酰亚胺基团与呋喃化透明质酸中的呋喃基团在热环境下发生。所述自愈合性能是材料通过在近红外光照射下利用纳米薄层二硫化钼片的光热转化特性使得水凝胶升温到达Diels‑Alder反应的热可逆温度，从而实现自愈合目的。本发明将纳米二维材料二硫化钼片运用到自愈合材料领域，并赋予材料光刺激条件下的良好愈合特性。

技术领域

本发明属于高分子生物材料技术领域，尤其涉及基于热可逆Diels-Alder反应的高分子-纳米二硫化钼片复合水凝胶制备方法及其应用。

背景技术

自愈合水凝胶是受到生物世界的启发的一种新兴仿生材料。近年来，自愈合水凝胶在机体受到损伤时能够自主愈合的皮肤，骨骼，肌肉组织等生物体组织取得了快速发展(Phadke,C.Proc.Natl.Acad.Sci.109,4383)。然而，由于破裂后缺乏键合重整机制，大多数合成水凝胶不具有这种自我修复能力(A.B.Ihsan,Macromolecules,2016,49,4245)。为此目的，到目前为止，已经进行了大量努力，通过将动态共价键和非共价键结合到水凝胶网络中来设计和制造自愈合水凝胶(Z.Wei,Adv.Funct.Mater.2015,25,1352)。动态共价键包括二硫键(P.Casuso,Biomacromolecules.2015,16,3552)，Diels-Alder反应(Z.Wei,Macromol.Rapid Commun.2013,34,1464)和苯硼酸根合并(V.Yesilyurt,Adv.Mater.2016,28,86)，他们都可以整合共价键的稳定性和非共价键的可逆性(Z.Wei,Adv.Funct.Mater.2015,25,1352)，他们已经被用来制备具有不同功能的自修复水凝胶。

热可逆Diels-Alder反应满足了基于利用快速，有效，多功能和选择性反应的“点击”化学概念的大部分要求(Tasdelen.M.A,Polym.Chem.2011,2(10),2133-2145)。同时，在含水环境下的热可逆Diels-Alder反应产率高，不产生副产物，在温和的反应条件下发生，并且不涉及任何催化剂和偶联剂(Tasdelen.M.A,Polym.Chem.2011,2(10),2133-2145)。因此，近年来，热可逆Diels-Alder反应被认为是一种有效的交联策略去合成应用在组织工程中具有生物医学应用前景的水凝胶(Liu.Y.L,Polymer.2006,47(8),2581-2586.)。

迄今为止，基于呋喃与马来酰亚胺的热可逆Diels-Alder反应所合成的具有自愈合性质的聚合物很多，如：多官能团呋喃马来酰亚胺(Chen.X.X,Science,2002,295,1698.)多元酮(Araya Hermosilla.R,Eur.Polym.J.2014,50,127.)，聚酰胺(Liu.Y.L,Macromol.Chem.Phys.2007,208,224.)，聚乙烯(Rudolph.T,Macromol.Rapid.Commun.2014,35,916.)，聚酯(Ikezaki.T,Polym.Chem.2014,52,216)，聚(ε-己内酯)(Mallek.H,Appl.Polym.Sci.2013,129,954.),聚乳酸(Inoue.K,Appl.Polym.Sci.2009,112,876.)和聚氨酯(Rivero.G,Macromolecules,2014,47,2010)被广泛研究。因此，在开发基于热可逆Diels-Alder反应的新型自愈合聚合物体系方面有许多有趣的可能性。