一種自催化修復水凝膠及其制備方法與應(yīng)用
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種自催化修復水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，所述自催化修復水凝膠由(N?異丙基丙烯酰胺)?丙烯酰肼共聚物與多羰基化合物在水溶液中反應(yīng)而成，其中，酰肼基團與羰基基團的摩爾比為1.2～2∶1，所述(N?異丙基丙烯酰胺)?丙烯酰肼共聚物包括重復單元A和重復單元B。本發(fā)明的自催化修復水凝膠以生物相容性聚合物PNIPAM為主體，生物相容性多元羰基化合物為交聯(lián)劑，可以實現(xiàn)自催化的自修復過程，避免了外加催化劑帶來的副作用，擺脫了對催化劑的依賴性，保障了自修復水凝膠的生物相容性及生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用性能，從而消除了現(xiàn)有自修復水凝膠無法真正應(yīng)用到生物醫(yī)藥相關(guān)領(lǐng)域的缺陷。
【專利說明】
-種自催化修復水凝膠及其制備方法與應(yīng)用
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，尤其是設(shè)及一種自催化修復水凝膠 及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002] 水凝膠是W水為分散介質(zhì)的凝膠，是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能夠保持一 定的形狀，可W吸收大量的水。水凝膠是在具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部 分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇 水膨脹的交聯(lián)聚合物。
[0003] 自修復水凝膠是當受到外界損傷之后具有自愈合能力的水凝膠，可自我修復是生 命體與非生命體最大的區(qū)別之一，在身體受到外界傷害時，生命體的傷口可W自我修復并 恢復機體的相關(guān)功能。而可W自我修復的水凝膠，尤其是由化學交聯(lián)的水凝膠，其修復過程 接近生命體的自我修復，不但在生物科學與工程領(lǐng)域(如人造器官，藥物可控釋放等方面） 有著非常廣闊的應(yīng)用前景，還有望幫助人類掲開生命體自我修復的奧秘。因此，可W自我修 復的水凝膠已經(jīng)引起科學界的廣泛關(guān)注。
[0004] 目前報道的有關(guān)化學交聯(lián)的自修復水凝膠大都是在適當?shù)拇呋瘎┐嬖谙聦崿F(xiàn)的， 如基于酸催化下的可逆亞胺基團的自修復，酸催化下的可逆朽自修復，酸或苯胺的催化下 酷腺的自修復，W及非生物相容性有機凝膠及水凝膠的自修復等。運些催化劑雖然可W實 現(xiàn)凝膠的自修復過程，但是高濃度的中強酸或苯胺等作為催化劑具有生物毒性，使可修復 水凝膠的生物相容性大打折扣，且隨著催化劑的流失水凝膠會逐漸失去自修復功能，無法 真正應(yīng)用到生命科學與工程材料領(lǐng)域中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的就是提供一種自催化修復水凝膠，W解決現(xiàn)有自修復水凝膠對催化 劑的依賴問題。
[0006] 本發(fā)明的另一目的是提供一種制備自催化修復水凝膠的方法，W制備出無需催化 劑即可實現(xiàn)自修復的水凝膠。
[0007] 本發(fā)明的再一目的是提供一種自催化修復水凝膠在生物指示、人造器官和藥物可 控釋放中的應(yīng)用。
[000引為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：
[0009] -種自催化修復水凝膠，由（N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物與多幾基化合 物在水溶液中反應(yīng)而成，其中，酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.2~2:1，所述(N-異丙基 丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物包括重復單元A和重復單元B，所述多幾基化合物是指至少含有 兩個幾基的化合物，
[0010]
[0011]式中，R為H或打叫的烷基。
[001 ^ 優(yōu)選地，所述R知域甲基。
[0013] 優(yōu)選地，所述重復單元A占共聚物總質(zhì)量的20~95%，更優(yōu)選為50~95%。
[0014] 優(yōu)選地，所述多幾基化合物為單體化合物或為帶有兩個及W上端幾基或側(cè)幾基的 聚合物。更優(yōu)選地，所述多幾基化合物為對苯二甲醒、丙酬醒、帶有兩個端幾基的聚乙二醇 或帶有兩個端幾基的聚(N-異丙基丙締酷胺）。
[0015] 本發(fā)明的自催化修復水凝膠W生物相容性聚合物聚(N-異丙基丙締酷胺KW下簡 稱PNIPAM)為主體，生物相容性多元幾基化合物為交聯(lián)劑，具有人體溫度范圍內(nèi)的相變溫 度，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。更重要的是，本發(fā)明的自修復水凝膠可W實現(xiàn)自 催化的自修復過程，避免了外加催化劑帶來的副作用，擺脫了對催化劑的依賴性，安全無 毒，保障了自修復水凝膠的生物相容性及生物醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用性能，從而消除了現(xiàn)有自修 復水凝膠無法真正應(yīng)用到生物醫(yī)藥相關(guān)領(lǐng)域的缺陷。
[0016] 一種制備自催化修復水凝膠的方法，包括W下步驟:將(N-異丙基丙締酷胺)-丙締 酷阱共聚物溶于水中，加入多幾基化合物，其中酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.2~2:1， 充分溶解后靜置，即得到自催化修復水凝膠;所述(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物包 括重復單元A和重復單元B，
[0017]
[001引式中，R為H或打~5的烷基，優(yōu)選為H或甲基，更優(yōu)選為H。
[0019] 本發(fā)明方法的具體步驟為：
[0020] a、共聚，N-異丙基丙締酷胺與式I所示的丙締酸醋類化合物在引發(fā)劑作用下，在溶 劑中進行自由基共聚，得到(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物，
[0021]
[0022] 式中，R為H或打叫的烷基，Rf為Cl叫的烷基或徑基取代的烷基；
[0023] b、阱解，向（N-異丙基丙締酷胺）-丙締酸醋共聚物中加入水合阱將醋基阱解，得 (N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物；
[0024] C、凝膠化，將(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物溶于水中，加入多幾基化合 物，其中酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.2~2:1，充分溶解后靜置，即得到自催化修復水 凝膠。
[0025] 本發(fā)明方法的更具體步驟為：
[0026] a、共聚，將W重量份計的100份異丙基丙締酷胺與5~400份(優(yōu)選為5~100份)丙 締酸醋類化合物溶于溶劑中，進行自由基共聚(優(yōu)選為活性自由基聚合），反應(yīng)溫度為30~ 120°C(優(yōu)選為60~IO(TC),反應(yīng)時間為2~24M優(yōu)選為12~24h)，聚合結(jié)束后，向反應(yīng)液中 加入沉淀劑，沉淀除去殘留單體，得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物；
[0027] b、阱解，將所得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物溶于與水互溶的溶劑中，加 入水合阱，在50~100°C(優(yōu)選為60~90°C)進行阱解，阱解時間為24~96M優(yōu)選為48~ 7化），所得混合物再經(jīng)透析和冷凍干燥，得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物；
[0028] C、凝膠化，將所得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物溶于水中，加入多幾基化 合物并使其溶解，得自催化修復水凝膠。
[0029] 在本發(fā)明方法中，所述步驟a中的溶劑為N，N-二甲基甲酯胺、二氧六環(huán)、二甲基亞 諷;所述丙締酸醋類化合物為丙締酸甲醋、甲基丙締酸甲醋、丙締酸乙醋、甲基丙締酸乙醋、 丙締酸下醋、甲基丙締酸下醋、丙締酸徑乙醋或甲基丙締酸徑乙醋中的一種或幾種，優(yōu)選為 丙締酸醋。
[0030] 在本發(fā)明方法中，所述步驟b是先將N-異丙基丙締酷胺-丙締酸醋共聚物溶于與水 互溶的溶劑中，再加入水合阱進行阱解，所用的溶劑為二氧六環(huán)、甲醇、乙醇、二甲基甲酯胺 或二甲亞諷。
[0031] 在本發(fā)明方法中，所述步驟b中水合阱的摩爾用量為(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸 醋共聚物中醋基的摩爾量的2~20倍，優(yōu)選為5倍。
[0032] 在本發(fā)明方法中，所述多幾基化合物為具有兩個及W上幾基的單體化合物或為帶 有兩個及W上端幾基或側(cè)幾基的聚合物。優(yōu)選地，所述多幾基化合物為對苯二甲醒、丙酬 醒、帶有兩個端幾基的聚乙二醇或帶有兩個端幾基的聚(N-異丙基丙締酷胺）。
[0033] 在本發(fā)明方法中，所述(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物與多幾基化合物的 質(zhì)量之和占水凝膠總質(zhì)量的5~20%。
[0034] 本發(fā)明方法首先通過NIPAM與丙締酸醋類化合物共聚得到無規(guī)共聚物;然后將所 得共聚物用水合阱阱解;再與多幾基化合物反應(yīng)生成具有自修復功能的水凝膠，制備方法 簡單方便。本發(fā)明方法通過調(diào)整酷阱基團與幾基基團的比值，實現(xiàn)了在不引入外來催化劑 的前提下，自催化生成水凝膠，且所得水凝膠在受到損傷后可實現(xiàn)自我修復。
[0035] 本發(fā)明提供的自催化修復水凝膠可W應(yīng)用于生物指示、人造器官和藥物可控釋放 等領(lǐng)域。
【附圖說明】
[0036] 圖1是(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物和(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共 聚物的紅外譜圖。其中，P(NIPAM313-c〇-MA4〇)為(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物的紅 夕個譜，P(NIPAM313-c〇-AH4〇)為(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物的紅外圖譜。
[0037] 圖2是(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物和(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共 聚物的核磁譜圖。其中，（N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物所用溶劑為CDCl3，（N-異丙 基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物所用溶劑為DMS0-d6。
[0038] 圖3是實施例1所得水凝膠的自修復效果圖。
【具體實施方式】
[0039] 在W下的實施例中，未詳細描述的各種過程和方法是本領(lǐng)域中公知的常規(guī)方法， 所用試劑未表明來源、規(guī)格的均為市售分析純或化學純。
[0040] 本發(fā)明實施例公開了一種自催化修復水凝膠，由（N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱 共聚物與多幾基化合物在水溶液中反應(yīng)而成，其中，酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.2~ 2:1，所述(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物包括重復單元A和重復單元B，
[0041] ?
，
[0042] 式中，R為H或打叫的烷基，優(yōu)選為H或甲基。
[0043] 本發(fā)明實施例還公開了自催化修復水凝膠的制備方法，包括W下步驟：
[0044] a、共聚，將W重量份計的100份異丙基丙締酷胺與5~400份(優(yōu)選為5~100份)丙 締酸醋類化合物溶于溶劑中，進行自由基共聚(優(yōu)選為活性自由基聚合），反應(yīng)溫度為30~ 120°C(優(yōu)選為60~100°C)，反應(yīng)時間為2~24h優(yōu)選為（12~24h)，聚合結(jié)束后，向反應(yīng)液中 加入沉淀劑，沉淀除去殘留單體，得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物。其中，丙締酸醋 類化合物為丙締酸甲醋、甲基丙締酸甲醋、丙締酸乙醋、甲基丙締酸乙醋、丙締酸下醋、甲基 丙締酸下醋、丙締酸徑乙醋或甲基丙締酸徑乙醋中的一種或幾種，優(yōu)選為丙締酸醋;所使用 的溶劑為N，N-二甲基甲酯胺、二氧六環(huán)或二甲基亞諷，溶劑的用量為120~1000份。
[0045] b、阱解，將所得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酸醋共聚物溶于與水互溶的溶劑中，加 入水合阱，在50~100°C(優(yōu)選為60~90°C)進行阱解，阱解時間為24~96M優(yōu)選為48~ 7化），所得混合物再經(jīng)透析和冷凍干燥，得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物。所用的 溶劑為二氧六環(huán)、甲醇、乙醇、二甲基甲酯胺或二甲亞諷。
[0046] C、凝膠化，將所得(N-異丙基丙締酷胺)-丙締酷阱共聚物溶于水中，其中水的用量 按照總固含量為5-20%加入，然后加入多幾基化合物并使其溶解，其中酷阱基團與幾基基 團的摩爾比為1.2~2:1，待充分溶解后，靜置，得自催化修復水凝膠;所用的多幾基化合物 為單體化合物或為帶有兩個及W上端幾基或側(cè)幾基的聚合物，優(yōu)選為對苯二甲醒、丙酬醒、 帶有兩個端幾基的聚乙二醇或帶有兩個端幾基的聚(N-異丙基丙締酷胺）。
[0047] 實施例1
[004引共聚:將IOgNIPAMJg丙締酸甲醋、5mg偶氮二異下臘(AIBN)和SOmgDDMAT鏈轉(zhuǎn)移劑 (孤MAT即十二烷基S硫代碳酸醋)溶于15mL二氧六環(huán)中，并將其加入到50mL的反應(yīng)瓶中，除 去體系內(nèi)氧氣后在磁力攬拌下升溫至60°C進行可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合，反應(yīng)時間 為24h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻，用石油酸沉淀兩次，除去未反應(yīng)的單體，真空干燥得 白色粉末，即為(N-異丙基丙締酷胺)一丙締酸甲醋共聚物，稱重計算單體轉(zhuǎn)化率和平均分 子量，得共聚物中重復單元NIPAM與重復單元丙締酸甲醋的質(zhì)量比約為10:1。
[0049] 阱解:將5g上述共聚物溶于10血甲醇中，然后加入3.6mL水合阱，升溫至70°C，阱解 72h，然后將反應(yīng)混合物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和甲醇，冷凍 干燥，得到共聚物的阱解物，為白色粉末。
[0050] 凝膠化:將Ig上述阱解物溶于14.5g水中，加入0.6?帶有兩個端醒基的聚乙二醇 (W下簡稱為C冊-PEG-C冊，PEG的分子量為2300)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.5: 1，充分溶解后，靜置5min，即可得到自催化修復水凝膠。
[0051] 對所得(N-異丙基丙締酷胺)一丙締酸甲醋共聚物及其阱解物進行紅外檢測和核 磁表征，結(jié)果如圖1和圖2所示。
[0052] 由圖1所示的紅外譜圖可W看出，在3298cm-i具有-NH官能團，2972cm-i具有-CH官 能團；另外共聚物中含有1730cnfi和1646cnfi分別為丙締酸醋和酷胺對應(yīng)的C = O的吸收峰， 證明了其共聚的結(jié)構(gòu)。阱解后1730cnfi處的吸收峰消失，證明醋鍵被阱解為酷阱。
[0053] 圖2所示的核磁譜圖可W看出，3.65ppm，4 . OOppm處分別對應(yīng)聚丙締酸甲醋和 PNIPAM的結(jié)構(gòu)單元，并可W從峰面積證實共聚物的結(jié)構(gòu)單元質(zhì)量比與投料比接近;阱解后 3.65ppm處的峰消失，而對應(yīng)的PNIPAM的峰型不變，證明醋鍵被阱解，而酷胺鍵完好無損，同 時在9.7ppm處出現(xiàn)了酷阱對應(yīng)的質(zhì)子峰，說明阱解得到了目標產(chǎn)物。
[0054] 如圖3所示，將所得水凝膠切開(如圖3b)，在不添加任何催化劑的情況下，其可在 24h內(nèi)實現(xiàn)自修復（如圖3c)，且即使在外加牽引力的作用下，也不會沿切口處破裂（如圖 3d)，說明該水凝膠具有優(yōu)良的自修復能力。
[0化5] 實施例2
[0056] 共聚：將lOgNIPAM、IOg丙締酸下醋和0.2g偶氮二異下臘溶于20mL二氧六環(huán)中，并 將其加入到IOOmL的反應(yīng)瓶中，在磁力攬拌和氮氣保護下升溫至60°C進行普通自由基聚合， 反應(yīng)時間為8h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻，用石油酸沉淀兩次，除去未反應(yīng)的單體，真空 干燥得白色粉末，即（N-異丙基丙締酷胺)一丙締酸下醋共聚物，共聚物中兩重復單元的質(zhì) 量比約為1:1。
[0057] 阱解:將5g上述共聚物溶于5mL乙醇和IOmL水合阱的混合溶劑中，升溫至80°C，阱 解4她，然后將反應(yīng)混合物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和乙醇，冷 凍干燥，得到共聚物的阱解物，為白色粉末。
[005引凝膠化：將Ig上述阱解物溶于25.5g水中，加入3.4gCH0-PEG-CH0(PEG分子量為 2300)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為2:1，充分溶解后，靜置5min，即可得到自催化修 復水凝膠。
[0化9]實施例3
[0060] 共聚：將IOgNIPAMJg甲基丙締酸甲醋和0.1 g五甲基二乙締基S胺(PMDETA)溶于 15mL二氧六環(huán)中，并將其加入到50mL的反應(yīng)瓶中，除去體系內(nèi)的氧氣后，加入0.1 gCu化并在 磁力攬拌和氮氣保護下升溫至60°C進行原子轉(zhuǎn)移移自由基聚合，反應(yīng)時間為16h，反應(yīng)結(jié)束 后，將反應(yīng)體系冷卻稀釋，過氧化侶柱W除去CuBr,并用石油酸沉淀兩次，除去未反應(yīng)的單 體，真空干燥得白色粉末，即(N-異丙基丙締酷胺)一甲基丙締酸甲醋共聚物，共聚物中兩重 復單元的質(zhì)量比約為5:1。
[0061] 阱解:將5g上述共聚物溶于10血二氧六環(huán)和IOmL水合阱的混合溶劑中，升溫至100 °C，阱解24h，然后將反應(yīng)混合物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和二 氧六環(huán)，冷凍干燥，得共聚物的阱解物，為白色粉末。
[0062] 凝膠化:凝膠化:將Ig上述阱解物溶于16.5g水中，加入2.5g CHO-PEG-C冊(PEG分 子量為2300)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.2:1，充分溶解后，靜置Imin,即可得到 自催化修復水凝膠。
[0063] 實施例4
[0064] 共聚：同實施例1。
[0065] 阱解:將5g上述共聚物溶于10血水合阱中，升溫至80°C，阱解4她，然后將反應(yīng)混合 物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和乙醇，冷凍干燥，得到共聚物的阱 解物，為白色粉末。
[0066] 凝膠化：將Ig上述阱解物溶于18g水中，加入1.7g帶有兩個端醒基的PNIPAM (PNIPAM的分子量為4000)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1.5:1，充分溶解后，靜置 1 Omin，即可得到自催化修復水凝膠。
[0067] 實施例5
[0068] 共聚：將IOg NIPAM、Ig丙締酸徑乙醋和SOmgCPDB鏈轉(zhuǎn)移劑（即二硫代苯甲酸氯基 異丙醋)溶于15mL二氧六環(huán)中，并將其加入到50mL的反應(yīng)瓶中，除去體系內(nèi)氧氣后在磁力攬 拌下升溫至60°C進行可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合，反應(yīng)時間為2地，反應(yīng)結(jié)束后，將反 應(yīng)體系冷卻，用石油酸沉淀兩次，除去未反應(yīng)的單體，真空干燥得白色粉末，即為NIPAM-丙 締酸徑乙醋共聚物，稱重計算單體轉(zhuǎn)化率和平均分子量，聚合物中兩重復單元的質(zhì)量比約 為 10:1。
[0069] 阱解:將5g上述共聚物溶于5mL乙醇和IOmL水合阱的混合溶劑中，升溫至80°C，阱 解4她，然后將反應(yīng)混合物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和乙醇，冷 凍干燥，得到共聚物的阱解物，為白色粉末。
[0070] 凝膠化:將Ig上述阱解物溶于14.5g水中，加入0.6g CH0-PEG-CH0(PEG分子量為 2300)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為2:1，充分溶解后，靜置5min，即可得到自催化修 復水凝膠。
[0071 ] 實施例6
[0072] 共聚和阱解如實施例5。
[0073] 凝膠化:將Ig上述阱解物溶于9g水中，加入0.05g對苯二甲醒，使酷阱基團與幾基 基團的摩爾比為2:1，充分溶解后，靜置3min，即可得到自催化修復水凝膠。
[0074] 實施例7
[0075] 共聚和阱解如實施例5。
[0076] 凝膠化:將Ig上述阱解物溶于9g水中，加入0.03g丙酬醒，使酷阱基團與幾基基團 的摩爾比為2:1，充分溶解后，靜置3min，即可得到自催化修復水凝膠。
[0077] 實施例8
[0078] 共聚:將IOg NIPAM、40g丙締酸甲醋、5mg偶氮二異下臘(AIBN)和50mg CPDB鏈轉(zhuǎn)移 劑（即二硫代苯甲酸氯基異丙醋)溶于50mL二氧六環(huán)中，并將其加入到IOOmL的反應(yīng)瓶中，除 去體系內(nèi)氧氣后在磁力攬拌下升溫至60°C進行可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合，反應(yīng)時間 為24h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻，用石油酸沉淀兩次，除去未反應(yīng)的單體，真空干燥得 微黃色粉末，即為NIPAM-丙締酸甲醋共聚物，稱重計算單體轉(zhuǎn)化率和平均分子量，聚合物 中兩重復單元的質(zhì)量比約為1:4。
[0079] 阱解:將5g上述共聚物溶于IOmL甲醇中，然后加入IOmL水合阱，升溫至80°C，阱解 72h，然后將反應(yīng)混合物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和甲醇，冷凍 干燥，得到共聚物的阱解物，為白色粉末。
[0080] 凝膠化：將Ig上述阱解物溶于58g水中，加入5.3g CH0-PEG-CH0(PEG分子量為 2300)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為2:1，充分溶解后，混合均勻，靜置Imin,即可得到 溫敏性自修復水凝膠。
[0081 ] 實施例9
[0082] 共聚:將10gNIPAM、0.5g丙締酸甲醋、5mg偶氮二異下臘(AIBN)和50mgDDMAT鏈轉(zhuǎn) 移劑（即十二烷基=硫代碳酸醋)溶于15mL二氧六環(huán)中，并將其加入到50mL的反應(yīng)瓶中，除 去體系內(nèi)氧氣后在磁力攬拌下升溫至60°C進行可逆加成斷裂鏈轉(zhuǎn)移自由基聚合，反應(yīng)時間 為24h，反應(yīng)結(jié)束后，將反應(yīng)體系冷卻，用石油酸沉淀兩次，除去未反應(yīng)的單體，真空干燥得 白色粉末，即為NIPAM-丙締酸甲醋共聚物，稱重計算單體轉(zhuǎn)化率和平均分子量，共聚物中 重復單元NIPAM與重復單元丙締酸甲醋的質(zhì)量比約為20:1。
[0083] 阱解:將5g上述共聚物溶于5mL乙醇和IOmL水合阱的混合溶劑中，升溫至80°C，阱 解72h，然后將反應(yīng)混合物裝入透析袋中，去離子水透析4她，除去多余的水合阱和乙醇，冷 凍干燥，得到共聚物的阱解物，為白色粉末。
[0084] 凝膠化：將Ig上述阱解物溶于18g水中，加入0.90g帶有兩個端醒基的聚乙二醇 (PEG分子量為4300)，充分溶解后，加入Ig冰醋酸，混合均勻，靜置Imin,即可得到溫敏性自 修復水凝膠。
[0085] 對比例1
[0086] 共聚及阱解同實施例1。
[0087] 凝膠化:將Ig所得阱解物溶于18.05g水中，加入0.95g C冊-PEG-C冊(PEG分子量為 2300)，使酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1:1，充分溶解后，靜置5min，即可得到水凝膠。但 自修復效果很差，48小時內(nèi)不能修復。同樣調(diào)節(jié)酷阱基團與幾基基團的摩爾比為1:1.2,得 到的水凝膠在48小時內(nèi)也不能修復。
[0088] 對比例2
[0089] 共聚及阱解同實施例1。
[0090] 凝膠化:將Ig所得阱解物溶于18.05g水中，加入0.95g C冊-PEG-C冊(PEG分子量為 2300)，充分溶解后，加入Ig冰醋酸，混合均勻，靜置Imin,即可得到水凝膠。該凝膠可W實現(xiàn) 自修復，但催化劑的加入會影響其在生物醫(yī)用領(lǐng)域的性能甚至產(chǎn)生毒性，并會隨催化劑的 流失喪失自修復性能。
[0091] 自修復實驗：
[0092] 將實施例1~9和對比例1、2所得產(chǎn)物進行自修復實驗，具體步驟如下:將得到的水 凝膠沿中間切成兩半，然后將切縫對齊放在一起，24h后觀察修復情況，并用綴子沿切縫垂 直方向拉伸驗證凝膠是否修復。
[0093] 結(jié)果發(fā)現(xiàn)：由實施例1~9所制備的水凝膠在不添加任何催化劑的情況下，可在24h 內(nèi)實現(xiàn)自修復，修復效果與添加催化劑的(對比例2)相比沒有明顯差異，且即使在外加牽引 力的作用下，也不會沿切口處破裂;而對比例1所得的水凝膠在時間延長至4她仍不能有效 修復，用綴子夾起時凝膠從切開自動分離。對比例2的水凝膠可W自修復，但是其自修復性 能會隨醋酸的流失而消失，且醋酸的加入也影響了自修復水凝膠的應(yīng)用性能。
【主權(quán)項】
1. 一種自催化修復水凝膠，其特征是，由（N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯酰肼共聚物與多羰 基化合物在水溶液中反應(yīng)而成，其中，酰肼基團與羰基基團的摩爾比為1.2~2:1，所述(N-異丙基丙烯酰胺)_丙烯酰肼共聚物包括重復單元A和重復單元B，式中，R為Η或Ch的烷基。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自催化修復水凝膠，其特征是，所述R為Η或甲基，所述重復單 元Α占共聚物總質(zhì)量的20~95%。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自催化修復水凝膠，其特征是，所述多羰基化合物為單體化合 物或為帶有兩個及以上端羰基或側(cè)羰基的聚合物。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的自催化修復水凝膠，其特征是，所述多羰基化合物為對苯二甲 醛、丙酮醛、帶有兩個端羰基的聚乙二醇或帶有兩個端羰基的聚(N-異丙基丙烯酰胺）。5. -種制備自催化修復水凝膠的方法，其特征是，包括以下步驟:將(N-異丙基丙烯酰 胺)_丙烯酰肼共聚物溶于水中，加入多羰基化合物，其中酰肼基團與羰基基團的摩爾比為 1.2~2:1，充分溶解后靜置，即得到自催化修復水凝膠;所述(N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯酰 肼共聚物包括重復單元A和重復單元B，，- ? 式中，R為Η或Ch的烷基。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征是，所述(N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯酰肼共聚物 按以下步驟制備而得： a、 共聚，N-異丙基丙烯酰胺與式I所示的丙烯酸酯類化合物在引發(fā)劑作用下，在溶劑中 進行自由基共聚，得到(N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯酸酯共聚物，式中，R為Η或C&5的烷基，R'為C&5的烷基或羥基取代的烷基； b、 肼解，向（N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯酸酯共聚物中加入水合肼進行肼解，得(N-異丙 基丙烯酰胺)_丙烯酰肼共聚物。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征是，所述步驟b是先將(N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯 酸酯共聚物溶于與水互溶的溶劑中，再加入水合肼進行肼解。8. 根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的方法，其特征是，所述多羰基化合物為對苯二甲醛、丙酮 醛、帶有兩個端羰基的聚乙二醇或帶有兩個端羰基的聚(N-異丙基丙烯酰胺）。9. 根據(jù)權(quán)利要求5或8所述的方法，其特征是，所述(N-異丙基丙烯酰胺)-丙烯酰肼共聚 物與多羰基化合物的質(zhì)量之和占水凝膠總質(zhì)量的5~20%。10. 權(quán)利要求1所述的自催化修復水凝膠在生物指示、人造器官和藥物可控釋放中的應(yīng) 用。
【文檔編號】A61L27/52GK105924652SQ201610424633
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年6月15日
【發(fā)明人】秦江雷, 常瑞雪, 李旭, 安恒
【申請人】河北大學