[發(fā)明專利]基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高強度共聚水凝膠及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610839345.5
• 申請日: 2016-09-22
• 公開（公告）號: CN107857841B
• 公開（公告）日: 2020-06-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉文廣;王慶
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: C08F222/38
• 分類號: C08F222/38;C08F226/06
• 代理公司: 天津創(chuàng)智天誠知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 12214
• 代理人: 王秀奎

本發(fā)明公開基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高強度共聚水凝膠及其制備方法，以丙烯酰胺基甘氨酰胺和2,4?二氨基?6?乙烯基三嗪兩種單體，經(jīng)自由基聚合制備，在共聚水凝膠分子側(cè)鏈上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基團之間、2,4?二氨基?6?乙烯基三嗪基團之間以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基團和2,4?二氨基?6?乙烯基三嗪基團之間形成雙氫鍵。本發(fā)明操作簡單，易于制備，可使水凝膠同時具有pH響應(yīng)性、高強度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于智能高分子水凝膠制備領(lǐng)域，尤其涉及一種基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高強度共聚水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

聚合物水凝膠是由網(wǎng)狀交聯(lián)的聚合物分子鏈組成，含有大量的水，具有良好的生物相容性，廣泛地應(yīng)用于生物醫(yī)藥、微觀控制器、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)等領(lǐng)域。

按照對外界環(huán)境的刺激響應(yīng)性，分為傳統(tǒng)型水凝膠和智能型水凝膠。傳統(tǒng)型水凝膠存在對外界刺激(溫度、pH、光、磁等)幾乎沒有反應(yīng)，機械性能差，生物相容性差等缺點。而智能型水凝膠能夠?qū)ν饨绛h(huán)境刺激做出反應(yīng)，發(fā)生體積和性能的改變。溫敏性水凝膠能夠?qū)λ幁h(huán)境的溫度變化，產(chǎn)生響應(yīng)，可以發(fā)生溶膠凝膠的體積相變，在生物醫(yī)用材料領(lǐng)域具有廣泛地應(yīng)用前景。當(dāng)水凝膠所處的外界環(huán)境溫度達到其轉(zhuǎn)變溫度時，水凝膠就會出現(xiàn)體積相轉(zhuǎn)變(溶脹或去溶脹現(xiàn)象)，其原理是在聚合物分子結(jié)構(gòu)中存在親疏水基團，在受到外界溫度的影響時，分子運動加劇，親疏水基團和分子間作用力發(fā)生變化，導(dǎo)致凝膠性能發(fā)生改變，水凝膠宏觀上表現(xiàn)出溫敏特性。利用水凝膠的溫敏性，可設(shè)計出藥物緩釋水凝膠，以延長藥物作用時間，提高藥物作用效果，還應(yīng)用于設(shè)計細胞的吸附與解吸附材料，保持細胞的完整性等生物醫(yī)用材料領(lǐng)域。pH響應(yīng)水凝膠通常含有受到pH影響的陰陽離子基團，隨著pH的變化，聚合物中的基團會發(fā)生電離，導(dǎo)致分子鏈間的氫鍵解離，分子間作用力減小，產(chǎn)生不連續(xù)的溶脹體積變化。利用pH敏感性水凝膠的體積和性能的變化，在藥物控釋、分離特定離子以及微觀生物傳感器等方面具有重要作用。

在生物醫(yī)藥領(lǐng)域，特別是用作生物結(jié)構(gòu)材料比如組織替代材料、細胞支架時，要求水凝膠具有高力學(xué)強度。提高水凝膠的力學(xué)強度，依靠提高高分子鏈間的物理交聯(lián)或化學(xué)交聯(lián)。通過高分子間化學(xué)交聯(lián)提高水凝膠力學(xué)性能的如雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，在受到外力超過其分子網(wǎng)絡(luò)可承受的能力時，交聯(lián)的化學(xué)鍵會發(fā)生斷裂，不可恢復(fù)。而物理交聯(lián)作用通過分子間氫鍵、正負電荷相互作用以及結(jié)晶等方式，形成交聯(lián)點，提高水凝膠的力學(xué)強度，在受到外力作用時，有能自修復(fù)耐疲勞的優(yōu)點。這種方法操作過程十分簡單，由于不需要在體系中引入其它組分，所得到的水凝膠產(chǎn)物純凈，同時，由于這樣制得的水凝膠交聯(lián)程度相對比較低且具有可逆性，也大大擴大了其應(yīng)用范圍。近年來通過物理方法制備水凝膠正引起國內(nèi)外越來越多學(xué)者的重視。目前已有一些學(xué)者通過離子間相互作用制得了水凝膠，但用這種方法制備的水凝膠還非常少。因此，用一種簡單、快捷、靈活的方法制備強韌的高強度水凝膠仍然是一個巨大的挑戰(zhàn)和緊迫的任務(wù)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高強度共聚水凝膠及其制備方法。此方法操作簡單，易于制備，可使水凝膠同時具有pH響應(yīng)性、高強度、高穩(wěn)定性等優(yōu)點。

本發(fā)明通過下述技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

基于丙烯酰胺基甘氨酰胺的高強度共聚水凝膠，以丙烯酰胺基甘氨酰胺(NAGA)和2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪(VDT)兩種單體，經(jīng)自由基聚合制備，其分子結(jié)構(gòu)如下：

2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪和丙烯酰胺基甘氨酰胺的質(zhì)量比為(1-10)：100，在共聚水凝膠分子側(cè)鏈上，丙烯酰胺基甘氨酰胺基團之間、2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪基團之間以及丙烯酰胺基甘氨酰胺基團和2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪基團之間形成雙氫鍵。

而且，所述的2,4-二氨基-6-乙烯基三嗪和丙烯酰胺基甘氨酰胺的質(zhì)量比優(yōu)選(2-5)：100。