一種半互穿智能水凝膠及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明屬于智能高分子材料及其制備領(lǐng)域，公開(kāi)了一種半互穿智能水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。所述半互穿智能水凝膠是以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰胺為聚合單體，以聚乙二醇雙丙烯酸酯和聚己內(nèi)酯雙丙烯酸酯為交聯(lián)劑，在偶氮二異丁氰的引發(fā)下交聯(lián)聚合反應(yīng)得到。所得智能水凝膠通過(guò)丙烯酰胺的自聚與共聚形成連通凝膠內(nèi)部與表面的半互穿親水通道，使得智能水凝膠的響應(yīng)速度得到了進(jìn)一步的提高。所得半互穿智能水凝膠可用于制備生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的藥物裝載和釋放材料。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種半互穿智能水凝膠及其制備方法與應(yīng)用
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于智能高分子材料及其制備領(lǐng)域，具體涉及一種半互穿智能水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。
【背景技術(shù)】
[0002]智能時(shí)代的高速發(fā)展給人類(lèi)生活帶來(lái)了翻天覆地的變化，同時(shí)也對(duì)材料提出了更高的要求。智能材料是近十年才出現(xiàn)的新型功能材料，其對(duì)外界環(huán)境變化敏感，并能做出相應(yīng)響應(yīng)，這種智能行為日益受到各方面的關(guān)注，有著極其誘人的應(yīng)用前景。
[0003]智能高分子水凝膠是具有代表性的一類(lèi)智能高分子材料，又被稱(chēng)為刺激響應(yīng)性水凝膠或敏感性水凝膠。它具有傳統(tǒng)凝膠在水中溶脹保持大量水分而又不溶解的的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，并且在相當(dāng)廣的程度上能夠?qū)Νh(huán)境中微小的物理化學(xué)變化，如溫度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、光、pH、離子強(qiáng)度、壓力等進(jìn)行感知、處理并可做功來(lái)響應(yīng)外界環(huán)境刺激。
[0004]聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)是近年來(lái)研究最為廣泛的溫敏性聚合物之一，它在其低臨界溶解溫度(LCST)值32°C附近發(fā)生可逆的凝膠-溶膠相轉(zhuǎn)變反應(yīng)。當(dāng)外界溫度低于其LCST值，凝膠充分溶脹；反之則劇烈收縮。
[0005]聚乙二醇(PEG)和聚己內(nèi)酯二元醇(PCL)具有良好的生物相容性，被廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。丙烯酰胺(AAm)具有很強(qiáng)的親水性，是一種常用的生物化學(xué)原料。近年來(lái)，有關(guān)以PEG、PCL和AAm為原料制備水凝膠的研究也屢見(jiàn)不鮮。專(zhuān)利201310365441.7公開(kāi)了一種用聚乙二醇雙丙烯酸酯(PEGDAC)和聚己內(nèi)酯雙丙烯酸酯(PCLDAc)復(fù)合交聯(lián)的PNIPAm水凝膠的制備方法，該凝膠具有良好的緩釋性能。專(zhuān)利CN101837006A公開(kāi)了聚己內(nèi)酯-聚乙二醇-聚己內(nèi)酯(PCL-PEG-PCL)三嵌段共聚物在制備醫(yī)用防粘連材料中的用途，該共聚物可溶于水形成溶液，達(dá)到一定濃度后能形成凝膠。經(jīng)實(shí)驗(yàn)表明，PCL-PEG-PCL嵌段共聚物水凝膠能有效地防止術(shù)后粘連。專(zhuān)利CN102432774A公開(kāi)了一種以聚己內(nèi)酯大分子為交聯(lián)劑，聚乙二醇單甲醚大分子單體和N-異丙基丙烯酰共聚合成溫敏水凝膠的方法。
[0006]然而雖然在智能型水凝膠的合成和應(yīng)用方面人們已經(jīng)做了大量工作，仍有很多問(wèn)題還未解決，大多數(shù)凝膠材料響應(yīng)時(shí)間仍然太長(zhǎng)，凝膠的力學(xué)性能也有待進(jìn)一步提高，生物相容性也有待進(jìn)一步改善。引入AAm，與NIPAm形成半互穿水凝膠，有望提高凝膠的響應(yīng)速度和機(jī)械強(qiáng)度，同時(shí)PEGDAc和PCLDAc做交聯(lián)劑能有效改善水凝膠的生物相容性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)和不足之處，本發(fā)明的首要目的在于提供一種半互穿智能水凝膠的制備方法。具體地說(shuō)，是一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法。
[0008]本發(fā)明的另一目的在于提供一種由上述制備方法制備得到的聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠。
[0009]本發(fā)明的再一目的在于提供一種上述聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中的應(yīng)用。
[0010]本發(fā)明目的通過(guò)以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0011 ] 一種聚丙烯酰胺(PAAm) /聚(N-異丙基丙烯酰胺)(PNIPAm)半互穿智能水凝膠的制備方法，具體包括以下合成步驟:
[0012]取聚乙二醇雙丙烯酸酯(PEGDAc)0.0300g、聚己內(nèi)酯雙丙烯酸酯(PCLDAc)0.0200g, N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm) 0.3950 ~0.4050g、丙烯酰胺(AAm) 0.0080~0.0400g溶于2mll, 4- 二氧六環(huán)中，超聲15分鐘均勻混合后加入4~8mg偶氮二異丁氰(AIBN)，充分混合后，60~80°C絕氧條件下反應(yīng)24~96h，擊碎反應(yīng)器，凝膠置入蒸餾水中浸泡3~7天，每天換水，去除未反應(yīng)粒子即得聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠。
[0013]所述的聚乙二醇雙丙烯酸酯(PEGDAc)為式I所示的化合物，其中m為35~125 ;
[0014]
【權(quán)利要求】
1.一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其特征在于:具體合成步驟如下: 取聚乙二醇雙丙烯酸酯0.0300g、聚己內(nèi)酯雙丙烯酸酯0.0200g、N-異丙基丙烯酰胺0.3950~0.4050g、丙烯酰胺0.0080~0.0400g溶于2mll, 4-二氧六環(huán)中，超聲15分鐘均勻混合后加入4~8mg偶氮二異丁氰，充分混合后，60~80°C絕氧條件下反應(yīng)24~96h，擊碎反應(yīng)器，凝膠置入蒸餾水中浸泡3~7天，每天換水，去除未反應(yīng)粒子即得聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其特征在于:所述的聚乙二醇雙丙烯酸酯為式I所示的化合物，其中m為35 ~125 ；


3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其特征在于:所述的聚乙二醇雙丙烯酸酯的制備步驟如下:取4~Sg聚乙二醇溶于40~60ml 二氯甲烷中，加入0.5~1.5ml丙烯酸、0.05~0.15g2-甲氨基吡啶，混合均勻，通氬氣保護(hù)，另取0.5~1.5g N，N- 二環(huán)己基碳二亞胺溶于20ml 二氯甲烷中，冰浴下加至上述溶液中，室溫反應(yīng)24~72h，然后將反應(yīng)液抽濾后分別用鹽酸溶液、碳酸鈉溶液、蒸餾水洗滌，分出有機(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，旋蒸即得聚乙二醇雙丙烯酸酯。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其 特征在于:所述的聚乙二醇為Mw = 6000的聚乙二醇；所述的洗滌是用IM鹽酸溶液洗I次，飽和碳酸鈉溶液洗2次，蒸餾水洗3次。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其特征在于:所述的聚己內(nèi)酯雙丙烯酸酯的制備步驟如下: 取8~12g聚己內(nèi)酯二元醇溶解于80~120ml 二氯甲烷中，加入0.5~1.5g三乙胺，攪拌均勻，通氬氣保護(hù)，另取0.5~Ig丙烯酰氯與20ml 二氯甲烷混合，冰浴下滴加至上述溶液，滴加完畢后35~50°C反應(yīng)24~48h,然后將反應(yīng)液抽濾后分別用鹽酸溶液、碳酸鈉溶液、蒸餾水洗滌，分出有機(jī)相，無(wú)水硫酸鎂干燥過(guò)夜，旋蒸即得聚己內(nèi)酯雙丙烯酸酯。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其特征在于:所述的聚己內(nèi)酯二元醇為Mw = 2000的聚己內(nèi)酯二元醇，在使用前真空干燥；所述洗滌是用IM鹽酸溶液洗I次，飽和碳酸鈉溶液洗2次，蒸餾水洗3次。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠的制備方法，其特征在于:所述絕氧條件為冷凍-解凍循環(huán)除氧，通入氬氣保護(hù)的條件。
8.一種聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠，其特征在于:通過(guò)權(quán)利要求1~7任一項(xiàng)所述的制備方法所制備得到。
9.權(quán)利要求8所述的聚丙烯酰胺/聚(N-異丙基丙烯酰胺)半互穿智能水凝膠在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域中藥物裝載和釋放材料中的應(yīng)用。
【文檔編號(hào)】A61K9/06GK103980440SQ201410181483
【公開(kāi)日】2014年8月13日 申請(qǐng)日期:2014年4月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月28日
【發(fā)明者】呂滿庚, 李朝霞 申請(qǐng)人:中科院廣州化學(xué)有限公司南雄材料生產(chǎn)基地, 中科院廣州化學(xué)有限公司