[发明专利]一种共价-微晶-离子三重互穿网络水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种共价‑微晶‑离子三重互穿网络水凝胶的制备方法，包括如下步骤：P(AM‑AA)链在交联剂的作用下形成共价交联网络；随后将得到的水凝胶进行冷冻‑室温循环操作，使PVA链通过微晶交联形成共价‑微晶双重网络水凝胶；接着将其依次浸泡在三价铁离子溶液和去离子水中，通过阴阳离子结合形成共价‑微晶‑离子三重互穿网络水凝胶。本发明所制备的水凝胶具有良好的力学性能。制备过程简便，成本较低，有利于产业化，在生物医学工程领域具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于生物医用高分子材料技术领域，具体涉及一种共价-微晶-离子三重互穿网络水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是一种具有网状分子结构的高分子材料，其含水量很高，并且水分子在聚合物网络之间可以自由扩散运动，这个特性一方面使水凝胶具有很好的柔韧性，另一方面，还可以使水凝胶具备特殊的功能，使得水凝胶在药物释放，预防伤口干燥和感染，防止体液损失等医学领域有特殊的应用价值。

然而，在生物医学领域，水凝胶还可以应用在组织工程支架材料上，这就对水凝胶的性能有了更高的要求，不仅要求水凝胶具有亲水性、生物相容性，还需要水凝胶具有较好的机械强度。传统方法制备的水凝胶由于交联网络单一，普遍存在力学性能较差的问题，限制了其在组织工程支架上的应用。因此，制备出一种高强度的水凝胶，使其运用在组织工程支架材料上，是目前水凝胶制备领域的一个研究热点。

一种高强度水凝胶——双网络水凝胶是北海道大学龚剑萍教授提出的（Adv.Mater. 2003, 15, 1155）。该结构的水凝胶中包含两个网络，其中第一网络通常为高度交联的硬而脆的网络，而第二网络通常为低度交联的软而韧的网络，两个网络互相搭配，它们的协同作用使水凝胶的力学强度大大提升。但双网络水凝胶的两个网络均是通过共价键的方式实现交联，共价键虽然具有较高的键能，但共价键断裂后无法自动恢复，这是限制水凝胶材料力学性能进一步提高的一个重要原因。

因此，通过引入非共价键交联，并采用多重网络互穿的方法，开发一种具有高力学性能的水凝胶将有重要的研究意义和医学应用价值。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种共价-微晶-离子三重互穿网络水凝胶的制备方法，解决现有水凝胶力学性能不佳的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种共价-微晶-离子三重互穿网络水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

1）2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（AMPS）的聚合：

将AMPS单体溶解于去离子水中得到AMPS溶液，升温至聚合温度50℃~80℃后，再向所述AMPS溶液中加入引发剂，引发AMPS聚合，获得聚2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸（PAMPS）固体；

2）共价交联半互穿网络水凝胶的制备：

取步骤1）制得的PAMPS固体及聚乙烯醇（PVA）、丙烯酰胺（AM）、丙烯酸（AA）、化学交联剂和水溶性引发剂，搅拌混合均匀，得到透明溶液，将所述透明溶液倒入模具中，于50℃~80℃下，加热反应得到共价交联半互穿网络水凝胶；

3）共价-微晶双重互穿网络水凝胶的制备：

将步骤2）制得的共价交联半互穿网络水凝胶置于低温下冷冻，再放置室温，然后重复多次上述步骤，通过PVA的微晶交联得到共价-微晶双重互穿网络水凝胶；

4）共价-微晶-离子三重互穿网络水凝胶的制备：

将步骤3）所得的共价-微晶双重互穿网络水凝胶浸泡在三价阳离子溶液中，然后再浸泡在蒸馏水中，通过离子交联得到共价-微晶-离子三重互穿网络水凝胶。

进一步，步骤1)所述的引发剂为过硫酸钾/亚硫酸氢钠复合引发体系。