[發明專利]有機無機雜化水凝膠及其制備方法與應用

無效

• 申請號: 201310410812.9
• 申請日: 2013-09-11
• 公開（公告）號: CN103539888A
• 公開（公告）日: 2014-01-29
• 發明（設計）人: 張曉靜;何領好;楊艷琴;胡躍磊;方少明
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: C08F220/28
• 分類號: C08F220/28;C08F230/08;A61K47/32;G02C7/04;G02B1/04
• 代理公司: 鄭州中原專利事務所有限公司 41109
• 代理人: 范之敏

技術領域

本發明屬于功能高分子材料技術領域，涉及含有機硅的有機無機雜化水凝膠，其制備方法和用途。

背景技術

水凝膠是一種由物理或化學交聯作用構筑的具有三維網絡結構的功能高分子材料，因其獨特的吸水、保水和仿生特性而受到材料科學和生物醫學工作者的關注。傳統的水凝膠一般由親水性單體在有機交聯劑如N,N-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）的存在下經自由基聚合制得，然而傳統的水凝膠材料在性能上存在很多的缺陷，如：形態結構不均一、機械性能、動力學性能差、響應速度慢等。為解決上述問題，拓寬水凝膠的應用范圍，研究人員在新型材料設計、合成方法改進、材料結構控制等幾個方面進行了積極有益的探索。其中最具代表性的是Haraguchi等人制備的納米粘土復合水凝膠。將改性后的納米粘土作為物理交聯劑，通過與引發劑的組裝在其表面原位引發單體聚合制備了新型的有機無機雜化水凝膠，該類材料在結構的均一性、力學性能及響應速率等方面均較傳統的水凝膠有了大幅度的提高。多面體低聚倍半硅氧烷是一種分子水平的有機無機雜化材料，由無機硅氧硅籠形內核和外圍的有機取代基組成，其中外圍取代基可以是可反應性官能團。本發明利用帶有n個可聚合雙鍵（其中n=6,8,10,12）的多面體低聚倍半硅氧烷（POSS）為交聯劑，將其與親水性單體如甲基丙烯酸-β-羥乙酯（HEMA）進行自由基共聚，在不添加有機交聯劑MBA的條件下，制備了含有多面體低聚倍半硅氧烷的聚甲基丙烯酸-β-羥乙酯有機無機雜化水凝膠。該有機無機雜化水凝膠中POSS的含量可由反應投料比控制。與傳統的以MBA為交聯劑制備的純水凝膠相比，適量POSS的引入，增強了水凝膠的機械強度，玻璃化轉變溫度和熱失重溫度也隨之升高，并具有良好的透光性，透光率可達95%以上，在水和生理鹽水中的平衡含水量分別為55%-65%和45%-60%。以本發明的有機無機雜化水凝膠作為藥物載體，具有較好的藥物緩釋效果，可用于隱形眼鏡材料、眼科植入材料和組織工程醫用材料領域。

發明內容

本發明要解決的技術問題是提供一種有機無機雜化水凝膠及其制備方法與應用。

本發明的技術方案是：一種有機無機雜化水凝膠，它由帶有n個雙鍵的多面體倍半硅氧烷、單體、引發劑和溶劑制成，所述帶有n個雙鍵的多面體倍半硅氧烷的結構式為R_n(SiO_1.5)_n,其中n=6,8,10,12，R為乙烯基，所述多面體倍半硅氧烷與單體的重量比為1:100~8:100，所選用的引發劑為偶氮二異丁腈或過氧化苯甲酰，引發劑與單體的重量比為0.1:100~2:100。

所述單體為甲基丙烯酸-β-羥乙酯。

所述單體為甲基丙烯酸-β-羥乙酯或與第二單體的混合物，第二單體為N-乙烯基吡咯烷酮、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺、N,?N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、N-異丙基丙烯酰胺或N，N-二甲基氨基乙基甲基丙烯酸酯，甲基丙烯酸-β-羥乙酯與第二單體的物質的量之比為1:1~1:0.1。

所述溶劑為四氫呋喃或二氧六環，單體與溶劑的質量體積之比為0.2~1.0g：1ml。

所述的有機無機雜化水凝膠的制備方法，在溶劑中加入多面體倍半硅氧烷、單體和引發劑，在氮氣保護下攪拌30-50分鐘，混合合均勻后在80-100?°C的條件下下反應8-12小時，得到水凝膠樣品，然后用蒸餾水、四氫呋喃依次交替浸泡洗滌除去殘留的單體、引發劑和一些低聚物，最后切片置于真空烘箱中干燥至恒重，得有機無機雜化水凝膠。

所述的機無機雜化水凝膠用于藥物緩釋的載體材料。

所述的機無機雜化水凝膠用于隱形眼鏡材料領域。

本發明的有益效果：以無味無毒、具有良好生物相容性的有機無機雜化POSS分子作為水凝膠的交聯劑，避免使用了有毒的有機交聯劑MBA；可以通過調節投料比來控制水凝膠中POSS的實際含量。由于POSS在雜化水凝膠的合成中充當交聯劑的作用，其實際含量直接決定了雜化水凝膠的交聯度，因此可通過調節投料比來控制水凝膠內部結構，從而調控其熱性能、力學性能、溶脹行為和藥物緩釋性能；適量POSS的引入，增強了水凝膠的機械強度，如當POSS投料比由1%增至8%時，在相同壓力作用下，水凝膠的形變量由66%減小至36%，增強了其剛性；POSS作為疏水組分的引入，降低了親水性藥物的釋放速率，延長了藥物釋放時間，可作為新型藥物載體材料。如釋藥量達到50%時，3%、5%、8%POSS/PHEMA凝膠所需時間分別為8h、10h、17h，釋藥量達到80%時，所需時間分別為28h、36h、48h。

附圖說明