[发明专利]一种基于硼酸酯键的生物基自修复凝胶

说明书

本发明公开了一种基于硼酸酯键的生物基自修复凝胶，所述生物基自修复凝胶的制备方法包括如下步骤：(1)以3‑氨基苯硼酸为功能基团，改性含羧基的生物大分子得到苯硼酸基生物大分子；(2)用季铵盐对瓜尔胶改性制备阳离子化瓜尔胶；(3)将步骤(1)制得的苯硼酸基生物大分子与步骤(2)制得的阳离子化瓜尔胶混合，通过苯硼酸与瓜尔胶间形成可逆酯键、正负电荷的静电作用，制备得到具有双交联网络结构的生物基自修复凝胶。本发明生物基自修复凝胶具有优异生物相容性、生物降解性、自修复性，在生物医学、功能器件、传感等领域具有广阔的应用前景。

技术领域

本发明涉及功能高分子材料技术领域，尤其是涉及一种通过生物基大分子参与反应，制得的一种生物基自修复凝胶。

背景技术

自修复凝胶，即是在遭到一定破坏之后可以恢复的凝胶。自修复凝胶同其他自修复材料相似，主要有两个特点；一是具有能在被破坏区域附近流动的流动相，以便凝胶被破坏后能在被破坏处形成“桥梁”完成修复功能。二是凝胶体系中因为有水分子，促进流动相的形成，能更好地完成修复过程。修复过程主要分为主动和被动修复两种方式，主动修复或被动修复取决于需不需要外界干预(光、热、力等)完成修复过程，恢复原来的性质。根据凝胶本身的结构特点，自修复凝胶主要是本征型。依据本征型自修复材料的修复机理，自修复凝胶的修复主要是凝胶中含有可逆动态键，如氢键、硼酸酯键、Diels-Alder反应、酰腙键、二硫键等，这种可逆动态键可使凝胶在一定的条件下进行修复。

目前已有较多的研究报道了自修复水凝胶制备，但还存在自修复凝胶有潜在生物毒性、修复条件苛刻、修复效率低等问题。因而，降低凝胶的毒性、提供温和的修复条件、提高修复效率是拓宽自修复凝胶应用领域的有效方法。生物大分子构筑的自修复凝胶制备技术简单、制备过程中不会产生严重的污染，且可彻底除去凝胶内残留的有机小分子，这些性能使得生物基凝胶具有较好的生物相容性、可降解性，在组织工程上具有应用潜力。而且，生物大分子中含有多种功能基团，较易形成可逆动态键，易于凝胶修复。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本发明申请人提供了一种基于硼酸酯键的生物基自修复凝胶。本发明生物基自修复凝胶具有优异生物相容性、生物降解性、自修复性，在生物医学、功能器件、传感等领域具有广阔的应用前景。

本发明的技术方案如下：

一种基于硼酸酯键的生物基自修复凝胶，其特征在于所述生物基自修复凝胶的制备方法包括如下步骤：

(1)以3-氨基苯硼酸为功能基团，改性含羧基的生物大分子得到苯硼酸基生物大分子；

(2)用季铵盐对瓜尔胶改性制备阳离子化瓜尔胶；

(3)将步骤(1)制得的苯硼酸基生物大分子与步骤(2)制得的阳离子化瓜尔胶混合，通过苯硼酸与瓜尔胶间形成可逆酯键、正负电荷的静电作用，制备得到具有双交联网络结构的生物基自修复凝胶。

所述的含羧基的生物大分子为海藻酸、聚谷氨酸、透明质酸或硫酸软骨素。

所述的苯硼酸基生物大分子是由3-氨基苯硼酸通过酰胺化反应对生物大分子进行改性得到，其中，3-氨基苯硼酸在生物大分子中的接枝率控制在10～50％。

所述季铵盐为2,3-环氧丙基三甲基氯化铵、(3-氯-2-羟丙基)三甲基氯化铵中的一种或两种混合；所述季铵盐的季铵化程度为7～17％。

所述瓜尔胶与季铵盐之间的质量比为2.6～1.5:1。

所述苯硼酸基生物大分子与阳离子化瓜尔胶的摩尔比为1.8～7:1。

本发明有益的技术效果在于：