[發明專利]摻雜有聚苯胺的高強導電水凝膠及其制備方法和應用

在審

• 申請號: 201610740498.4
• 申請日: 2016-08-26
• 公開（公告）號: CN107778496A
• 公開（公告）日: 2018-03-09
• 發明（設計）人: 劉文廣;徐冰
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08L51/08;C08L79/02;C08F283/06;C08F226/06
• 代理公司: 天津創智天誠知識產權代理事務所(普通合伙)12214
• 代理人: 王秀奎

技術領域

本發明涉及一種可以直接誘導神經干細胞向神經元方向分化的導電高強水凝膠制備，具體為一種2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪-乙烯基咪唑-聚苯胺(PVDT-VI-PANI)水凝膠的制備方法和應用，該水凝膠能夠通過摻雜態聚苯胺導電，通過電流的刺激，促進神經干細胞向神經元方向分化。

背景技術

神經系統疾病影響著很多人的生活，然而神經元缺乏自我修復和再生的能力。神經干細胞是一種多功能細胞，可以分化成神經元、膠質細胞等。所以干細胞移植成為治療神經系統疾病的一種有利手段。但是神經干細胞在正常條件下，是傾向于向膠質細胞方向分化，給其實際應用帶來了很多不便。水凝膠與人體大環境有某些相似性，并且可以支持神經干細胞的生長和分化，引起了科研工作者的廣泛關注。但是其往往力學性能比較差，與人體的肌肉組織的力學性能缺乏匹配性，同樣也在一定程度上限制了其應用。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供摻雜有聚苯胺的高強導電水凝膠及其制備方法和應用，以2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪和乙烯基咪唑為主體的水凝膠，具體為2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、咪唑共聚物(PVDT-co-VI)，該共聚物除表現出水凝膠的固有特性，還可以在凝膠上包覆一層摻雜態聚苯胺，賦予凝膠導電性，通過微弱電流的刺激，促進神經干細胞向神經元方向分化。

本發明的技術目的通過下述技術方案予以實現：

摻雜有聚苯胺的高強導電水凝膠，由水凝膠和聚苯胺組成，水凝膠由2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑和交聯劑通過自由基聚合共聚而成，所述交聯劑分子的分子鏈兩端帶有碳碳雙鍵、分子鏈中間為聚乙二醇分子的主鏈結構(即(CH2CH2O)n；聚苯胺為摻雜態聚苯胺，通過浸漬方式分散在水凝膠中。

在本發明的技術方案中，以2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪和乙烯基咪唑作為共聚單體，以交聯劑交聯共聚單體，交聯劑分子的分子鏈兩端帶有雙鍵、分子鏈中間為“氧-碳-碳-氧”單鍵相連的骨架結構(即聚乙二醇分子的主鏈結構，(CH2CH2O)n)，采用熱源或者光源使引發劑提供自由基，再由自由基引發2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑和交聯劑中的雙鍵，使三者幾乎同時引發，發生聚合反應，最終制備的水凝膠材料中，具有聚2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、聚咪唑和交聯劑三種物質的鏈段，其中2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪提供骨架中的力學性能，乙烯基咪唑可以吸附聚苯胺，交聯劑中的聚乙二醇結構提供柔性鏈段，上述幾部分協同作用，使整個水凝膠材料體現出高強度和導電的效果。

利用引發劑提供的自由基引發2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑和交聯劑發生反應。其中引發劑可以選擇高分子聚合領域中常用的熱引發劑，如偶氮二異丁腈(ABIN)、過氧化苯甲酰(BPO)，或者光引發劑，如1-[4-(2-羥乙氧基)-亞苯基]-2-羥基-2′，2′-二甲基乙酮(Irgacure 2959)、甲基乙烯基酮、安息香。如果選擇熱引發劑，則需要首先利用惰性氣體(如氮氣、氬氣或者氦氣)排除反應體系中的氧，以避免其的阻聚作用，然后根據引發劑的活性和用量，將反應體系加熱到所用引發劑的引發溫度之上并保持相當長的時間，如1h以上或者更長(1-5h)，以促使引發劑能夠長時間產生足夠多的自由基，引發反應體系持續發生自由基聚合反應，最終制備本發明的水水凝膠。如果選擇光引發劑，則可以選用透明密閉的反應容器，在紫外光照射的條件下引發自由基聚合，由于光引發效率高于熱引發，因根據所選引發劑的活性和用量調整照射時間時，照射時間可短于熱引發的加熱時間，如20分鐘或者更長(30min-1h)。

在本發明的技術方案中，應當根據2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑選擇使用的引發劑、交聯劑的溶解性，選擇能夠完全溶解上述四種物質或者能夠與上述四種物質完全互溶的溶劑，以混合均勻反應體系。由于2-乙烯基-4,6-二氨基-1,3,5-三嗪、乙烯基咪唑有極性，引發劑和交聯劑也要能夠溶解在極性溶劑中，因此可選擇有機溶劑中的極性溶劑，如二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、四氫呋喃、二甲基亞砜。

摻雜有聚苯胺的高強導電水凝膠的制備方法，按照下述步驟進行：