[發(fā)明專利]一種殼聚糖/聚磺酸基甜菜堿離子供價(jià)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910198552.0
• 申請(qǐng)日: 2019-03-15
• 公開（公告）號(hào): CN109970999A
• 公開（公告）日: 2019-07-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張靜;沈彪;馮杰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 浙江工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C08J3/075
• 分類號(hào): C08J3/075;C08J3/24;C08L5/08;C08L33/14;C08F220/36;C08F222/38;C08F2/48;B01J20/24;B01J20/26;B01J20/28;B01J20/30
• 代理公司: 杭州杭誠(chéng)專利事務(wù)所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏

本發(fā)明涉及高分子水凝膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種殼聚糖/聚磺酸基甜菜堿離子供價(jià)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法。所述殼聚糖/聚磺酸基甜菜堿離子供價(jià)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠為雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，其由第一重網(wǎng)絡(luò)和第二重網(wǎng)絡(luò)相互貫穿形成，所述第一重網(wǎng)絡(luò)為由殼聚糖和多價(jià)態(tài)負(fù)離子通過配位作用形成的物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，第二重網(wǎng)絡(luò)為聚磺酸基甜菜堿形成的化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)，第一重網(wǎng)絡(luò)穿插在第二重網(wǎng)絡(luò)內(nèi)。本發(fā)明所制得的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠具有優(yōu)異的強(qiáng)韌性和彈性，還具備良好的抗菌、抗非特異性蛋白吸附以及抗細(xì)胞黏附性能，在生物醫(yī)用領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景；制備方法簡(jiǎn)潔、高效且環(huán)保，對(duì)環(huán)境友好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高分子水凝膠技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種殼聚糖/聚磺酸基甜菜堿離子供價(jià)雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

由聚合物網(wǎng)絡(luò)和水組成的水凝膠與生物組織組成相似，因此，水凝膠作為人工合成的生物系統(tǒng)中各種應(yīng)用的等價(jià)物受到了高度關(guān)注。然而，傳統(tǒng)水凝膠的現(xiàn)實(shí)應(yīng)用受限于其較差的機(jī)械性能(Advanced Materials,2016,28(24):4884-4890.)。迄今為止，已經(jīng)開發(fā)了許多方法來制造具有優(yōu)異機(jī)械性能的水凝膠，最典型的為由脆性第一網(wǎng)絡(luò)和柔性第二網(wǎng)絡(luò)組成的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠(DN凝膠)。

殼聚糖(CS)作為一種天然高分子，具有優(yōu)異的生物功能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性，受到各行業(yè)的廣泛關(guān)注。殼聚糖分子鏈上含有氨基，這些氨基通過結(jié)合負(fù)電子來抑制細(xì)菌，良好的抗菌性能使其在醫(yī)藥、紡織和食品等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。長(zhǎng)鏈CS鏈呈剛性，但其低溶解度導(dǎo)致水凝膠機(jī)械性能弱；相較于長(zhǎng)鏈CS，剛性短鏈CS在水中溶解度更高，具有良好的溶解性，但剛性短鏈CS網(wǎng)絡(luò)容易因能量耗散而破裂。

從生物醫(yī)學(xué)設(shè)備到船體，在許多應(yīng)用中，預(yù)防表面上的非特異性生物分子和微生物附著是一個(gè)巨大的挑戰(zhàn)。例如，非特異性蛋白質(zhì)吸附降低了基于表面的診斷設(shè)備的性能，并對(duì)植入式生物材料的愈合過程造成不利影響。而聚磺酸基甜菜堿是兩性離子聚合物的代表之一，其單體——磺酸基甜菜堿(SBMA)的結(jié)構(gòu)類似于牛磺酸。牛磺酸是一種含硫的非蛋白質(zhì)氨基酸，在許多動(dòng)物體中廣泛存在。因其兩性離子部分含有一個(gè)陽(yáng)離子基團(tuán)和一個(gè)陰離子基團(tuán)，使得該部分整體上呈電中性，它可以通過靜電誘導(dǎo)的水合作用強(qiáng)烈地結(jié)合水分子，從而具有優(yōu)異的親水性，可以有效地抵抗細(xì)菌粘附以避免長(zhǎng)期細(xì)菌生物膜形成。

與牛磺酸相類似，磺酸基甜菜堿也是一種兩性離子聚合物的單體，其聚合形成的聚磺酸基甜菜堿(PSBMA)與目前較為常見的殼聚糖、聚丙烯酰胺等非兩性離子聚合物不同，所產(chǎn)生的靜電誘導(dǎo)效應(yīng)非常強(qiáng)烈，對(duì)水分子的結(jié)合力較強(qiáng)，且其是一種電中性的兩性離子，在形成雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)時(shí)，基本不會(huì)與另一重網(wǎng)絡(luò)發(fā)生定點(diǎn)連接，導(dǎo)致雙網(wǎng)絡(luò)變?yōu)殡s化的單網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠性能下降等問題發(fā)生，所以以PSBMA為基底的材料可廣泛應(yīng)用于生物醫(yī)學(xué)及工業(yè)生產(chǎn)等眾多領(lǐng)域，其潛在的應(yīng)用前景十分廣闊。

但現(xiàn)有的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠在良好的機(jī)械性能和良好的抗污抗菌性能以及生物相容性等多方面性能上出現(xiàn)了較為明顯的矛盾。具有良好的機(jī)械性能則通常抗污抗菌性能及生物相容性較差；具有良好的抗污抗菌性能以及生物相容性則機(jī)械性能差。種種原因限制了現(xiàn)有雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠在現(xiàn)實(shí)生活中的應(yīng)用。因此，開發(fā)一種制備方法簡(jiǎn)潔，且機(jī)械性能、抗污抗菌性能以及生物相容性均表現(xiàn)良好的雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠具有深遠(yuǎn)的意義，將拓展其應(yīng)用領(lǐng)域。