[发明专利]一种纤维素基自修复水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明提供了一种纤维素基自修复水凝胶及其制备方法与应用，该纤维素基自修复水凝胶由纤维素酰肼和多羰基化合物在水溶液中不需要任何催化剂作用而成。其中，所述的纤维素酰肼是以羧甲基纤维素盐为原料，先经取代生成纤维素酯类化合物，再进行肼解生成纤维素酰肼。本发明的水凝胶具有自修复性和酸解响应性以及良好的生物相容性，而且水凝胶的韧性和稳定性好，可以用于药物缓释及自修复材料中，由于其修复过程不需要任何外界条件刺激，因此在未来的药物可控释放及生命体修复方面有很大发展潜力。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶及其制备方法与应用，尤其是涉及一种纤维素基自修复水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶是以水为分散介质的凝胶，是一种高分子网络体系，性质柔软，能够保持一定的形状，可以吸收大量的水。水凝胶是在具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水残基遇水膨胀的交联聚合物。

羧甲基纤维素是一种多糖基水溶性的纤维素醚，由于其良好的生物相容性和生物降解性，被广泛用于再生医学。纤维素分子链上大量的高活性的羧基及羟基为其接枝改性提供了有利的条件，通过引入交联剂以化学交联的方式可以制备用途广泛的水凝胶。

在纤维素基水凝胶中引入功能性基团或物质，使分子链能够在受损处进行重组，得到具有自修复功能的纤维素基水凝胶，该水凝胶在受到损伤后，能够实现自我修复而恢复其结构和功能，延长了其使用寿命，在生物医药领域中人造器官等相关方面具有广阔的应用前景。

然而，目前基于纤维素制备的自修复凝胶的制备过程较为复杂，反应条件较为苛刻，无法实现大规模生产。

发明内容

本发明的目的就是提供一种纤维素基自修复水凝胶及其制备方法，以解决现有自修复纤维素基水凝胶制备过程较为复杂，反应条件较为苛刻，无法实现大规模生产的问题。

为实现上述目的，本发明的技术方案为：

一种纤维素基自修复水凝胶，通过纤维素酰肼和多羰基化合物在水溶液中不需要任何外加催化剂条件下反应而成，所述的纤维素酰肼通过两步反应制得，第一步是将羧甲基纤维素钠盐和卤代烷化合物或者卤代醇化合物反应生成纤维素酯类化合物A，第二步是将纤维素酯类化合物A进行肼解得到纤维素酰肼B；所述多羰基化合物是指至少含有两个羰基的化合物。

纤维素之类化合物A的重复单元为式中，R为C_1～5的烷基或C_1～5的烷基醇基。

纤维素酰肼B的重复单元为：

优选地，所述卤代烷化合物为溴甲烷、溴乙烷、碘甲烷或碘乙烷。

优选地，所述卤代醇化合物为溴乙醇、溴丙醇或碘乙醇。

优选地，所述多羰基化合物为单体化合物或为带有两个及以上端羰基或侧羰基的聚合物。更优选地，所述多羰基化合物为氧化果胶或者带有侧羰基的P(DMA-co-DAA)。

本发明的纤维素基自修复水凝胶韧性和稳定性好，同时具备酸碱响应性和自修复性以及良好的生物相容性，可以实现不同PH下凝胶-溶胶的转化，当受到损伤时能够自我修复而恢复其使用性能，延长使用寿命，且其自修复过程接近生命体的自我修复(不需要任何外界条件刺激)，在人造器官、生物指示、药物可控释放及生命体修复等生物医药相关领域有着非常广阔的应用前景。

本发明所述的纤维素基自修复水凝胶的制备方法包括以下步骤：将纤维素酰肼和多羰基化合物分别溶于去离子水中，二者充分溶解、混合均匀后静置，即可得到纤维素基自修复水凝胶；所述的纤维素酰肼通过两步反应制得，第一步是将羧甲基纤维素钠盐和卤代烷化合物或者卤代醇化合物反应生成纤维素酯类化合物A，第二步是将纤维素酯类化合物A进行肼解；所述多羰基化合物是指至少含有两个羰基的化合物。