[发明专利]一种pH敏感聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种pH敏感聚氨酯及其制备方法和应用，pH敏感聚氨酯，如式Ⅰ所示结构，其中R为中一种，m＝2‑4，n₁＝20‑90，n₂＝20‑90，x₁＝1×10⁴～1×10⁶,x₂＝1×10⁴～1×10⁶。N,N’‑二羟乙基哌嗪在催化剂下与二异氰酸酯反应得到双端异氰酸基聚氨酯预聚物，然后加入单烯丙基聚乙二醇继续反应得到，聚氨酯制备得到的载药体的主链上含有多个pH值敏感基团，随着介质pH值的变化，其膨胀程度呈现高pH敏感性，突变范围小于0.3个pH值，并可以进行调节。同时，该水凝胶强度较高，对药物的缓释时间较长，可达1‑3周。

技术领域

本发明属于高分子材料制备技术领域，具体涉及一种pH敏感聚氨酯水凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

水凝胶能够包含水但不溶于水且与水不发生反应，但能够在水溶液中发生形变的三维网状的高分子聚合物。其中一类水凝胶能够随着周围环境的变化，例如温度、pH 值、磁场、电场、压力、渗透压、光强度等变化，通过自身体积的膨胀或收缩来做出响应的这类水凝胶称为智能型水凝胶。根据外界影响因素，可以将智能水凝胶分为智能温敏水凝胶、智能光敏水凝胶、智能pH敏水凝胶与智能电敏水凝胶等。

由于pH的变化很容易通过人工作用来实现，因此pH敏感型水凝胶是最重要、研究最广泛的智能型水凝胶之一。该类水凝胶通常含有易离子化或者易水解的酸性基团或碱性基团，能够随着外界环境pH值的变化来释放或结合质子从而形成静电排斥来发生体积、溶胀度等变化。根据水凝胶中的官能团种类的不同又可将pH敏感型水凝胶分为阴离子型、阳离子型和两性离子型。Kahraman将非离子型单体乙烯基吡咯烷酮与阴离子型单体丙烯酸、2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸共聚，甲叉双丙烯酰胺作为交联剂，利用羧酸根离子与二阶铜离子的络合作用，制备了能够吸附重金属离子的具有pH 响应性的阴离子型水凝胶，然而由于采用化学交联剂，会导致凝胶网络大小不一，在溶胀-收缩过程中很难保持网络的规整性。Li Zhiqiang等在N-异丙基丙烯酰胺与丙基三甲氧基硅烷功能化的石墨烯共聚过程中加入天然高分子海藻酸钠，制备了pH、温度双重响应性的水凝胶，具有良好的力学强度和pH响应性，但海藻酸钠是以共混方式加入体系中，在反复的溶胀-退胀过程中海藻酸钠会逐步扩散到外界环境中，导致其pH响应性逐渐减弱直到消失，不具有循环使用性。

专利CN201310485548.5公开了采用水洗、酸洗凹凸棒土，进而利用单宁酸改性凹凸棒土，最后再与丙烯酸水凝胶进行复合制备得到pH敏感水凝胶，其pH敏感性能体现为pH值影响水凝胶对重金属离子的吸附，可用于含重金属污水的处理。

专利CN105801809A公开了“一种双重敏感型聚氨酯水凝胶的制备方法”，该制备方法是通过聚乙二醇、脂肪族二异氰酸酯制备聚氨酯预聚物，再加入扩链剂引入pH 敏感基团，最后再加入交联剂交联形成水凝胶。该聚氨酯水凝胶在药物缓释载体中有良好的应用，但是由于采用了交联剂，反应进程不易控制会导致凝胶网络大小不一，受力时易造成适应力集中，在溶胀收缩过程中很难保持网状的的规整性，在某种程度上降低了水凝胶的力学强度。

专利CN101701051A公开了一种具有pH和温度敏感性的水凝胶，由羟丙基纤维素与丙烯酸或丙烯酰氯合成丙烯酸纤维素酯，丙烯酸纤维素酯与丙烯酸单体共聚合成，本发明的水凝胶体系以可降解的HPC为温敏性链段，以聚丙烯酸为pH敏感性链段，所以具有温度与pH双敏感性，并具有降解性与良好的生物相容性。其pH敏感性能体现为水凝胶在碱性介质中具有较大的膨胀率，但在中性或酸性介质中基本不膨胀。

发明人发现，以前的水凝胶均存在突变范围宽，对介质pH敏感度不够灵敏，并且突变范围不易控制的缺点。

发明内容