[发明专利]多功能海藻酸钠-P(SBMA-co-AAm)离子导电水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种可用于生物传感器的多功能海藻酸钠‑P(SBMA‑co‑AAm)离子导电水凝胶及其制备方法。该凝胶材料使用一锅原位自由基共聚法制得：首先配制一定浓度的海藻酸钠溶液，再依次加入一定量的丙烯酰胺(AAm)、[2‑(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基‑(3‑磺酸丙基)氢氧化铵(SBMA)、N,N‑亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和引发剂，搅拌均匀，离心脱泡后浇筑成膜，最后在60℃环境下反应一定时间，即得海藻酸钠‑P(SBMA‑co‑AAm)水凝胶材料。该水凝胶集可拉伸性、粘附性、透明性、力敏性、形状记忆性、生物相容性和抗蛋白粘附性于一体，有望应用于生物传感器等领域。

技术领域

本发明属于多功能水凝胶制备领域，具体涉及一种可用于生物传感器的多功能海藻酸钠-P(SBMA-co-AAm)离子导电水凝胶及其制备方法。

背景技术

导电水凝胶，由于其在人体动作监测、个人健康诊断等领域具有巨大的应用潜力，从而吸引了研究者的大量关注。但是现有导电水凝胶大多使用导电聚合物作为导电组分，机械性能存在重大缺陷。并且很多现有导电水凝胶都需要使用胶带进行辅助固定，使得生物传感器器件的制备过程变得复杂化，且易引起过敏反应。因此，制备一种具有高机械性能和生物相容性的可粘附导电水凝胶，对于生物传感器具有非常重要的意义。

[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵，作为一种两性离子单体，常常被用于制备抗蛋白粘附材料。近年来，凭借其粘附能力，逐渐在粘附性水凝胶领域开辟了一条新的应用道路，可用于直接与人体粘附的生物传感器的制备。但是，其聚合物的机械性能较弱，难以满足生物传感器对于拉伸性能方面的要求。

本发明中，通过使用丙烯酰胺单体与[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵进行原位自由基共聚，同时引入海藻酸钠作为半互穿聚合物网络网络的另一组份，在提升两性离子导电水凝胶机械性能的同时，赋予其优异的粘附性、透明性、力敏性、形状记忆型、生物相容性和抗蛋白粘附性。该方法拓宽了两性离子的应用范围，提高了其作为生物传感器基体材料的实用性。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种可用于生物传感器的多功能海藻酸钠-P(SBMA-co-AAm)离子导电水凝胶及其制备方法。

本发明采用以下技术方案实现：

该凝胶材料使用一锅原位自由基共聚法制得。首先配制一定浓度的海藻酸钠溶液，再依次加入一定量的丙烯酰胺(AAm)、[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵(SBMA)、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)和引发剂，搅拌均匀，离心脱泡后浇筑成膜，最后在60℃烘箱内反应一定时间，即得多功能海藻酸钠-P(SBMA-co-AAm)水凝胶材料。

上述技术方案中，进一步的，所述的海藻酸钠溶液的浓度为0.5wt％-10wt％。更进一步的，所述的AAm、SBMA、MBAA的加入量分别为：5wt％-20wt％、0.5wt％-5wt％、0.005wt％-0.1wt％。

进一步的，所述引发剂为过硫酸钠、过硫酸钾、过硫酸铵中的一种或多种。更进一步的，其加入量为0.05wt％-0.5wt％。

相对于现有技术，本发明具有以下优点：

1)该海藻酸钠-P(SBMA-co-AAm)水凝胶使用一锅原位自由基共聚法制备：将丙烯酰胺、两性离子[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵作为原料进行共聚，同时与海藻酸钠形成半互穿聚合物网络；

2)该海藻酸钠-P(SBMA-co-AAm)水凝胶材料具有多功能性，其中[2-(甲基丙烯酰基氧基)乙基]二甲基-(3-磺酸丙基)氢氧化铵组分赋予凝胶可粘附性、导电性、抗蛋白粘附性；与丙烯酰胺组分共聚赋予凝胶柔性和高倍拉伸性；海藻酸钠，作为半互穿聚合物网络的一部分，提高了凝胶的机械性能，并为凝胶提供了生物相容性和形状记忆性；