[發明專利]一種凝膠因子及其制備方法、水凝膠、鑭金屬水凝膠及其應用

有效

• 申請號: 201810379382.1
• 申請日: 2018-04-25
• 公開（公告）號: CN108456169B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發明（設計）人: 魏傳晚;王曉娟;林英武
• 申請（專利權）人: 南華大學
• 主分類號: C07D233/64
• 分類號: C07D233/64;B01J13/00;C02F1/28;C02F101/30
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 趙青朵

本發明提供了一種凝膠因子及其制備方法、水凝膠、鑭金屬水凝膠及其應用，凝膠因子具有式Ⅰ或式Ⅱ結構。該凝膠因子對La³⁺有高度選擇性響應成膠能力，能夠形成鑭金屬水凝膠。鑭金屬水凝膠對有毒染料如甲基橙、亞甲基藍等具有較好的吸附作用，在污水處理中具有一定的應用前景。實驗結果表明：凝膠因子自身可以形成水凝膠，最小成膠濃度是20mmol/L；凝膠因子與La³⁺形成鑭金屬水凝膠的最小成膠濃度是12mmol/L；鑭金屬水凝膠對甲基橙吸附25h后吸附率達到97.64％；鑭金屬水凝膠對亞甲基藍吸附30h后吸附率達到91.67％。

技術領域

本發明屬于凝膠技術領域，尤其涉及一種凝膠因子及其制備方法、水凝膠、鑭金屬水凝膠及其應用。

背景技術

超分子水凝膠是低分子量凝膠因子之間通過π-π堆積、疏水等非共價鍵之間的協同作用自組裝形成纖維網絡結構從而束縛住水分子形成的膠凍狀物質。超分子水凝膠具有良好的生物相容性與生物降解能力，經常用于生物傳感器，生物材料，組織工程的支架等。因此，超分子水凝膠近年來成為研究的熱點。通過向凝膠因子中引入不同官能團，使其具備多重刺激響應性(如溫度、pH值、離子強度等)。光響應性基團的引入可以增加光電信號，從而制備各種具有光電功能的材料；在凝膠因子中引入羧基、吡啶基等官能團，可以使凝膠具有pH值響應性；另外，還可以加入添加劑(如金屬離子、納米粒子等)來改變凝膠相態及性能。

苯丙氨酸是天然氨基酸中的一種，苯丙氨酸的氨基酸或短肽的水凝膠具備生物兼容性好、生物易降解、化學可修飾及廉價易制備等諸多優良性質，已被廣泛應用于組織工程、藥物緩釋、細胞培養等領域。苯丙氨酸中含有苯環(具有一定的疏水性、并且可以提供體系的π-π堆積作用)，所以基于苯丙氨酸的衍生物比其它氨基酸類更容易形成凝膠，但是只以苯丙氨酸為基礎得到的水凝膠，其配位能力不夠強。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的在于提供一種凝膠因子及其制備方法、水凝膠、鑭金屬水凝膠及其應用，該凝膠因子在鑭離子存在下能夠形成鑭金屬水凝膠。

本發明提供了一種凝膠因子，具有式Ⅰ或式Ⅱ結構：

本發明提供了一種上述技術方案所述凝膠因子的制備方法，包括以下步驟：

a)、將苯丙氨酸和咪唑甲醛反應，得到的反應產物和硼氫化鈉反應，得到反應溶液；

b)、將所述反應溶液調節pH值，攪拌條件下反應，洗滌、重結晶、干燥后得到凝膠因子。

優選地，所述步驟a)中苯丙氨酸和咪唑甲醛反應的溫度為35～45℃，時間為2.5～3.5h；

所述和硼氫化鈉反應的溫度為0℃，時間為3.5～4.5h。

優選地，所述步驟b)中反應的溫度為室溫，反應的時間為2.5～3.5h。

本發明提供了一種水凝膠，由以下方法制得：

將上述技術方案所述凝膠因子或上述技術方案所述制備方法制備的凝膠因子配制成20mmol/L～0.1mol/L的水溶液，調節pH值至5～8，得到水凝膠。

本發明提供了一種鑭金屬水凝膠，由以下方法制得：

將含La³⁺水溶液和12mmol/L～0.1mol/L的上述技術方案所述凝膠因子的水溶液混合，調節pH值至7～8，自組裝得到鑭金屬水凝膠。

優選地，所述含La³⁺水溶液選自La(NO₃)₃水溶液或LaCl₃水溶液。

優選地，所述凝膠因子和La³⁺的物質的量比為2:0.8～1.2。