[發(fā)明專利]一種基于硼酸酯鍵的自修復(fù)抗菌水凝膠

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811599443.1
• 申請(qǐng)日: 2018-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN109721744B
• 公開（公告）日: 2020-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陶磊;曾元
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 清華大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08J3/24;C08G65/337;C08L71/02;C08L29/04
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 關(guān)暢;王春霞

本發(fā)明公開了一種基于硼酸酯鍵的自修復(fù)抗菌水凝膠。所述自修復(fù)抗菌水凝膠由PEG衍生物與聚乙烯醇制備得到，PEG衍生物按照包括如下步驟的方法制備：PEG?COOH、含有醛基的硼酸化合物、含有羥基的有機(jī)胺和異腈經(jīng)Ugi反應(yīng)即得；PEG?COOH為兩端羧基封端的聚乙二醇。本發(fā)明通過Ugi反應(yīng)制備了含有硼酸基團(tuán)和酚結(jié)構(gòu)的聚乙二醇衍生物(PEG?Ugi)。當(dāng)PEG?Ugi的水溶液與PVA水溶液混合后，二者通過硼酸基團(tuán)與PVA結(jié)構(gòu)中的羥基反應(yīng)生成硼酸酯鍵，快速形成水凝膠。由于硼酸酯鍵屬于動(dòng)態(tài)化學(xué)鍵，酚結(jié)構(gòu)具有抗菌功能，因此得到的水凝膠具有自修復(fù)能力并具有抗菌性，是一類新型的抗菌性自愈性水凝膠。本發(fā)明方法使用安全且廉價(jià)易得的原料制備水凝膠，制備方法簡單，成膠條件溫和，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種基于硼酸酯鍵的自修復(fù)抗菌水凝膠，屬于材料領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自修復(fù)水凝膠是一種新型智能材料，在食品、生物醫(yī)藥、農(nóng)業(yè)、工業(yè)涂料等多個(gè)領(lǐng)域具有巨大的潛在應(yīng)用價(jià)值，這些領(lǐng)域均對(duì)材料的抗菌性有一定需求，因此具有抗菌能力的自修復(fù)水凝膠具有更好的附加值和應(yīng)用前景。傳統(tǒng)方法制備抗菌水凝膠主要是將抗菌化合物(小分子藥物、金屬鹽/納米粒子等)包埋于水凝膠中，通過抗菌化合物的緩釋實(shí)現(xiàn)抗菌。然而，抗菌化合物釋放后易導(dǎo)致環(huán)境危害，以釋放重金屬鹽/納米顆粒實(shí)現(xiàn)抗菌功能的水凝膠更面臨嚴(yán)格的環(huán)境管理要求。因此，發(fā)展新型抗菌性自愈性水凝膠具有一定的迫切性。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種基于硼酸酯鍵的自修復(fù)抗菌水凝膠，本發(fā)明采用安全且廉價(jià)易得的原料制備水凝膠，制備方法簡單，成膠條件溫和，具有較好的應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明首先提供一種PEG衍生物(PEG-Ugi)的制備方法，包括如下步驟：

PEG-COOH、含有醛基的硼酸化合物、含有羥基的有機(jī)胺和異腈經(jīng)Ugi反應(yīng)即得到所述PEG衍生物；

所述PEG-COOH為兩端羧基封端的聚乙二醇。

上述的制備方法中，所述PEG-COOH由酸酐與聚乙二醇反應(yīng)得到；

不同鏈段的PEG(聚乙二醇)都適用于本發(fā)明，具體地，所述聚乙二醇(PEG)的分子量可為1000～4000，如PEG1000、PEG2000、PEG3000、PEG4000等。

上述的制備方法中，所述酸酐可為鄰苯二甲酸酐、丁二酸酐或馬來酸酐等。

上述的制備方法中，所述含有醛基的硼酸化合物可為含有醛基的苯硼酸；具體可為4-醛基苯硼酸。

上述的制備方法中，所述含有羥基的有機(jī)胺可為含有氨基的苯酚；具體可為4-氨基-2-甲氧基苯酚。

所述異腈可為異氰環(huán)己烷。

上述的制備方法中，所述Ugi反應(yīng)的溫度可為25～60℃，時(shí)間可為6～24小時(shí)，如在60℃的條件下反應(yīng)10小時(shí)；

所述Ugi反應(yīng)可采用甲醇作為溶劑；反應(yīng)結(jié)束后采用乙醚沉淀后收集所述PEG衍生物。

上述的制備方法中，所述PEG-COOH、所述含有醛基的硼酸化合物、所述含有羥基的有機(jī)胺與所述異腈的摩爾比可為1：1.5～3：1.5～3：2～5，如1：3：3：5。

通常制備多功能聚合物需要通過多步反應(yīng)，不僅步驟繁多，而且分離提純過程較為復(fù)雜，產(chǎn)率較低且成本較高。多組分反應(yīng)使用兩個(gè)以上反應(yīng)底物，通過一步反應(yīng)快速得到多功能化合物，大幅簡化了合成多功能化合物的步驟與成本。本發(fā)明利用Ugi反應(yīng)，將硼酸基團(tuán)與酚結(jié)構(gòu)通過一步反應(yīng)接到PEG端基，快速制備了多功能PEG衍生物(PEG-Ugi)。