[发明专利]一种多巴胺介导的聚吡咯导电水凝胶及其制备方法

说明书

本发明属于生物医用材料领域，公开了一种多巴胺介导的聚吡咯导电水凝胶及其制备方法。将甲基丙烯酸酐改性明胶和丙烯酰胺单体溶解于磷酸盐缓冲液中，然后加入光引发剂，在紫外光照下引发聚合，得到改性明胶‑聚丙烯酰胺杂化水凝胶，然后将所得杂化水凝胶浸泡于含有吡咯单体和盐酸多巴胺的水溶液中，滴加过氧化剂搅拌反应，得到聚吡咯导电水凝胶。本发明聚吡咯导电水凝胶是由多巴胺介导、吡咯原位生长在水凝胶上而制备获得，兼具水凝胶和导电聚合物的特征，具有生物相容性好，电学性能优异且稳定的优点，有望用于神经修复、心肌组织再生、皮肤修复等组织工程修复领域。

技术领域

本发明属于生物医用材料领域，具体涉及一种多巴胺介导的聚吡咯导电水凝胶及其制备方法。

背景技术

导电水凝胶广泛用于组织工程材料、生物传感器、超级电容器、染料和电池等研究领域。其结合了水凝胶和导电物质的双重特性，兼具优异的电学性能和良好的生物相容性，有望作为理想的生物医用材料，成为组织工程材料领域的研究热点，尤其是在对电性号敏感组织修复和再生方面，例如皮肤、心肌组织、神经。

导电水凝胶通常是由导电成分如碳纳米管、导电聚合物、金属纳米粒子等分散在水凝胶基体中制备而成，其中，导电聚合物以其简单、低廉的特点备受关注。而纳米材料在随机分散在水凝胶基材中时，存在易团聚、分散不均匀等缺点，导致制备的导电水凝胶的导电聚合物部分呈现不连续性，继而导致其电学性能降低及力学性能不稳定。

聚吡咯，作为导电高分子之一，以其良好的生物相容性和稳定的电学性质备受关注，但是，其作为刚性高分子链，存在不溶、不易加工的性质，导致其应用受限。多巴胺作为儿茶酚胺衍生物的一种，已被报道在碱性条件下易氧化-自聚合形成聚多巴胺膜，用于多功能的涂层材料的研究。

发明内容

针对以上现有技术存在的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种多巴胺介导的聚吡咯导电水凝胶的制备方法。本发明方法采用原位生长的方法，利用生物分子多巴胺掺杂和分散，来提高聚吡咯的亲水性和电学性质，介导聚吡咯在水凝胶基材上成核，来制备兼具导电性能和良好的生物相容性的导电水凝胶。该方法制备的导电水凝胶无需对导电聚合物进行表面改性，且能提供连续的导电通路用于提高电子传输效率，同时导电聚合物作为第二网络的存在，可以提高水凝胶的力学性能。

本发明的另一目的在于提供一种通过上述方法制备得到的聚吡咯导电水凝胶。

本发明目的通过以下技术方案实现：

一种多巴胺介导的聚吡咯导电水凝胶的制备方法，包括如下制备步骤：

(1)将甲基丙烯酸酐改性明胶和丙烯酰胺单体溶解于磷酸盐缓冲液(PBS)中，然后加入光引发剂，在紫外光照下引发聚合，得到改性明胶-聚丙烯酰胺杂化水凝胶；

(2)将步骤(1)所得改性明胶-聚丙烯酰胺杂化水凝胶浸泡于含有吡咯单体和盐酸多巴胺的水溶液中，然后滴加过氧化剂搅拌反应，得到聚吡咯导电水凝胶。

进一步地，步骤(1)中所述甲基丙烯酸酐改性明胶通过如下方法制备得到：

将甲基丙烯酸酐滴加到明胶的磷酸盐缓冲溶液中，充分反应3～12h，转移至透析袋中透析5～8d，2000～4000r/min下离心沉淀，冷冻干燥，得到甲基丙烯酸酐改性明胶。改性过程中，明胶与甲基丙烯酸酐的质量体积为5:(3～6)g/mL。

进一步地，步骤(1)中所述甲基丙烯酸酐改性明胶和丙烯酰胺单体的质量比为1:(0.5～2)。

进一步地，步骤(1)中所述溶解于磷酸盐缓冲液中的温度为45～60℃。

进一步地，步骤(1)中所述光引发剂为Irgacure2959，光引发剂的加入量为0.5～1.0％(w/v g/mL)。

进一步地，步骤(1)中所述聚合时间为30～120s。