[發明專利]具有可逆溶膠-凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料及其制備方法與應用

在審

• 申請號: 201810310166.1
• 申請日: 2018-04-09
• 公開（公告）號: CN108373579A
• 公開（公告）日: 2018-08-07
• 發明（設計）人: 張曉靜;沈煒煒;竇競成;陳正陽;方少明
• 申請（專利權）人: 鄭州輕工業學院
• 主分類號: C08L33/24
• 分類號: C08L33/24;C08L83/04;C08F120/54;A61K47/34;A61K9/06;A61L27/26;A61L27/50;A61L27/52;A61L31/04;A61L31/14
• 代理公司: 鄭州優盾知識產權代理有限公司 41125
• 代理人: 張真真;張志軍

本發明公開了一種具有可逆溶膠?凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料及其制備方法與應用，選用水溶性的多面體低聚倍半硅氧烷(POSS)，使N?異丙基丙烯酰胺在其水溶液中發生原位聚合，利用POSS與PNIPAM分子鏈之間的靜電或氫鍵相互作用發生物理交聯，生成POSS/PNIPAM納米復合材料。所制備的POSS/PNIPAM納米復合材料具有溫度敏感性，室溫下為可流動的溶膠，37℃下為固態凝膠，且該過程可逆，因此具有可注射性。POSS的加入可以調節PNIPAM體系的粘度和凝膠化時間，且大幅提高了PNIPAM的力學性能。該納米復合材料制備方法簡單，綠色環保，適合大規模制備，可用于生物醫用材料領域。

技術領域

本發明屬于新材料技術領域，具體涉及一種具有可逆溶膠-凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料。

背景技術

近年來，在各種生物材料中，以原位化學聚合或溶膠-凝膠轉變法形成的可注射水凝膠得到了廣泛的關注。熱敏性水凝膠作為一種特殊的可注射生物材料具有特殊的吸引力，因為它們可以在人體溫度的作用下自發的凝膠化，不需要任何額外的化學處理。這些材料在注射前是流動態，一旦注入，在生理溫度下迅速形成凝膠。可注射水凝膠主要優勢在于：注射基質在向人體中植入過程中僅需要很小的手術傷口，而且在注射前可以將藥物分子或細胞與基質混合在一起，在人體內原位凝膠化之后，所形成的凝膠可以向特定的組織部位持續釋放藥物分子或者為支撐組織細胞的生長。

N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)是一種溫敏性聚合物單體。聚N-異丙基丙烯酰胺（PNIPAM）水凝膠具有溫度敏感性，其相變溫度在人體生理溫度附近，而高于環境溫度，易于控制，它在生物醫學上的應用是其最重要的方面。但是PNIPAM凝膠自身的機械強度不高，限制了其進一步的應用，因此，文獻報道通過引入納米增強劑來提高其力學性能，包括納米粘土、碳納米管和石墨烯等。多面體低聚倍半硅氧烷( polyhedral oligomericsilsesquioxanes, POSS) 具有有機/無機籠狀結構，籠子的骨架由硅氧元素組成，而籠子的外部則被有機取代物所覆蓋POSS 整個分子的直徑一般在1~3 nm。由于POSS 的籠狀表面是由有機取代物所組成，這使得它具有很好的聚合物相容性、生物相容性和其他一些表面相容性。與其他納米增強劑如碳納米管、納米粘土以及石墨烯不同的是，POSS分子具有確定的大小和分子量，表面官能團的數量與位置精確可控，具有更強大的分子設計性，更易得到所期望的特定分子結構的高性能或功能材料。與有毒的有機小分子和碳納米管不同，POSS無毒無味，具有優良的生物相容性，且四價硅原子有利于細胞的增殖與基因的表達，被認為是新一代生物醫用材料。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種具有可逆溶膠-凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料及其制備方法與應用，該納米復合材料制備方法和工藝簡單，綠色環保，適合大規模制備，可用于生物醫用材料領域。

為解決上述技術問題，本發明采用以下技術方案：

一種具有可逆溶膠-凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料，它由POSS、PNIPAM和去離子水制成，所述POSS、NIPAM與去離子水的摩爾比為1:100:6000~20:200:8000。

所述POSS為八聚氯化銨丙基聚倍半硅氧烷、八聚氯化銨苯基聚倍半硅氧烷、八聚氯化銨芐基聚倍半硅氧烷或多羥基聚倍半硅氧烷。

所述的具有可逆溶膠-凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料的制備方法，步驟如下：將一定量POSS和N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)加入適量去離子水中，完全溶解后加入過二硫酸鉀(KPS)和N,N,N',N'-四甲基乙二胺 (TEMED)，通氮氣除氧，將反應容器密閉于25°C下反應24h，得到具有可逆溶膠-凝膠轉變的POSS/PNIPAM納米復合材料。

所述POSS、NIPAM與去離子水的摩爾比為1:100:6000~20:200:8000。