[发明专利]一种环保型物理交联自润滑水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种具有物理交联自润滑水凝胶及其制备方法，包括如下步骤：将水与保水剂混合得到混合溶剂；将混合溶剂加热，然后加入聚乙烯醇和表面活性剂，搅拌溶解，得到聚乙烯醇/表面活性剂混合溶液；将混合溶液倒入模具中，经循环冷冻熔融成型后，脱模并在水中浸泡至水凝胶尺寸稳定的平衡状态，期间多次更换水，即得到所述的环保型聚乙烯醇物理交联自润滑水凝胶。本发明采用原料均无生物毒性，成本低，反应条件温和、工艺安全、简单，符合环保要求。将表面活性剂引入物理交联聚乙烯醇水凝胶中，表面活性剂的疏水部分暴露于聚乙烯醇水凝胶表面，降低凝胶的表面张力，从而降低凝胶的摩擦力，有利于产物应用到人工关节软骨置换材料中。

技术领域

本发明涉及物理交联水凝胶领域，尤其涉及一种环保型物理交联自润滑水凝胶及其制备方法。

背景技术

聚乙烯醇(PVA)水凝胶是亲水性聚乙烯醇大分子经交联后形成的网状结构的水溶胀体，通过一定工艺加工成型的PVA水凝胶以其稳定的化学性质，良好的物理机械性能、易于成型、无毒副作用、与人体组织良好的生物相容性，获得了诸多应用。

生物医学领域，利用PVA水凝胶类材料的物理性质比其他任何人工合成材料更接近活体组织、对水分子等的优异透过性、适宜的扩展性、良好的柔韧性等性质用于如烧伤或创伤治疗、整形手术、缓释药物载体、人工玻璃体等。

近年来，PVA水凝胶人工软骨植入材料引起了人们的重视，PVA水凝胶具有与关节软骨相似的结构和性能，其所含的大量水份受压时挤出起到润滑作用，避免由于磨损造成的植入体短期失效和磨屑引起的并发症，因此，PVA水凝胶成为理想的人工关节软骨替代材料。

但是，现有的PVA水凝胶离临床医用尚有一定的距离，健康的关节软骨在工作条件下的边界润滑区域摩擦系数低至0.001，而通过普通方法制备的PVA水凝胶摩擦系数远大于关节软骨之间的摩擦系数，难以满足生物体正常工作的润滑需求。为此，很多科学家尝试在PVA水凝胶中引入第二组分降低PVA水凝胶的摩擦系数。

申请号为CN200510012257.X的中国发明专利申请公开了一种仿生多层结构软骨植入材料的制备方法，它是分别在PVA水溶液中加入聚乙烯吡咯烷酮PVP、壳聚糖、透明质酸或透明质酸钠HA获得混合溶液，通过反复冷冻-熔融2～8次制备润滑层，获得的润滑层在在无水对磨时表面摩擦系数小于0.1。

申请号为CN200910082789.9的中国发明专利申请公开了一种生物相容性高强度三维连通多孔PVA水凝胶的制备方法，采用高温高压溶融、表面活性剂与可溶性固体颗粒复合致孔、循环冷冻溶融物理交联成型、超声波清洗的工艺方法制备三维多孔聚乙烯醇水凝胶，得到具有较高孔隙率、孔隙分级连通、孔径均匀的网络结构；制备过程中在混合浇注成型后超声清洗除去了表面活性剂，可见该发明专利申请中表面活性剂所起的作用为在水凝胶中复合致孔，产生的技术效果是制备得到三维多孔聚乙烯醇水凝胶，该申请中未提及所得产物的摩擦系数。

壳聚糖、透明质酸等聚合物的引入虽然可以降低PVA水凝胶的摩擦系数，但如何进一步提高PVA水凝胶的润滑效果，在低速率条件下达到与生物组织接近的摩擦系数，目前在国内外尚未得到很好的解决。

发明内容

为解决现有技术中存在的缺陷，本发明提供一种环保型物理交联自润滑水凝胶及其制备方法，将分子两端分别具有亲水和疏水基团的表面活性剂引入物理交联PVA水凝胶中，表面活性剂的疏水部分暴露于聚乙烯醇水凝胶表面，降低凝胶的表面张力，从而降低物理交联PVA水凝胶的摩擦力。

本发明采用的技术方案是：

一种环保型物理交联自润滑水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)将水与保水剂混合得到混合溶剂；

(2)将步骤(1)得到的混合溶剂加热，然后加入聚乙烯醇和表面活性剂，搅拌溶解，得到聚乙烯醇/表面活性剂混合溶液；