[發(fā)明專利]一種親水性聚合物水凝膠支架及其制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911001792.3
• 申請日: 2019-10-21
• 公開（公告）號(hào): CN112755244B
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王劍磊;王西柚;吳立新
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院福建物質(zhì)結(jié)構(gòu)研究所
• 主分類號(hào): A61L27/16
• 分類號(hào): A61L27/16;A61L27/18;A61L27/52;A61L27/50;C08J3/24;C08J3/075;C08L29/04;C08L39/06
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11535
• 代理人: 劉元霞;謝怡婷

本發(fā)明提供一種親水性聚合物水凝膠支架及其制備方法，所述方法以包括石墨烯納米片的前驅(qū)體(如膨脹石墨)和親水性聚合物的組合物為原料，采用高壓微射流法實(shí)現(xiàn)石墨烯納米片的制備，同時(shí)在制備過程中隨著體系溫度的升高，體系中的親水性聚合物發(fā)生化學(xué)交聯(lián)，實(shí)現(xiàn)邊交聯(lián)邊分散的目的，制備得到了本發(fā)明的具有優(yōu)異性能的水凝膠支架。進(jìn)一步的，本發(fā)明中通過選配溶劑、添加表面活性劑和調(diào)節(jié)溶液pH至微堿性來降低石墨烯納米片的剝離難度，提升石墨烯納米片在溶液中分散穩(wěn)定性。本發(fā)明從材料設(shè)計(jì)和制備工藝兩方面出發(fā)，協(xié)同改進(jìn)優(yōu)化，從而制備出力學(xué)性能較好、支架結(jié)構(gòu)與孔洞形狀的可控、可調(diào)的親水性聚合物水凝膠支架。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于3D打印納米復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種親水性聚合物水凝膠支架及其制備方法。

背景技術(shù)

水凝膠一般由親水性聚合物制得，能夠溶脹且保留大量的水并能維持三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。一般來說，水凝膠可以通過化學(xué)或物理交聯(lián)?；瘜W(xué)交聯(lián)水凝膠一般通過共價(jià)鍵交聯(lián)，在任何情況下不溶于水，而物理交聯(lián)水凝膠在形狀上是可逆的，因?yàn)樗鼈兪峭ㄟ^非共價(jià)鍵相互作用交聯(lián)，如通過范德華力、離子相互作用、氫鍵或疏水相互作用交聯(lián)，這些物理交聯(lián)水凝膠可以顯示溶膠-凝膠可逆性。

聚乙烯醇水凝膠(PVA)以其無毒性、良好生物相容性、生物降解性、高機(jī)械強(qiáng)度等特點(diǎn)，已經(jīng)被用于藥物傳送裝置、人工器官、傷口敷料、隱形眼鏡、抗菌、皮膚護(hù)理系統(tǒng)等領(lǐng)域，且經(jīng)美國食品和藥物管理局批準(zhǔn)可用于臨床應(yīng)用?，F(xiàn)有的工藝可以制備得到具有三維通孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的PVA水凝膠，但該工藝無法實(shí)現(xiàn)支架結(jié)構(gòu)與孔洞形狀的可控、可調(diào)。

3D打印，又名增材制造(additive manufacturing,AM)出現(xiàn)于20世紀(jì)70年代。按照美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)國際標(biāo)準(zhǔn)組織F42增材制造技術(shù)委員會(huì)給出的定義：3D打印是根據(jù)3D模型數(shù)據(jù)，用材料的層層相連接來制造物體的工藝。將3D打印應(yīng)用到PVA水凝膠的制備中可以實(shí)現(xiàn)支架結(jié)構(gòu)與孔洞形狀的可控、可調(diào)，得到具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的生物支架，且顯著降低成型周期和制造成本。

中國專利文獻(xiàn)CN103120806A公開了一種基于PVA水凝膠支架的制備方法，其以羥基磷灰石微球?yàn)榛w材料，根據(jù)3D CAD模型數(shù)據(jù)打印出成型模具，然后灌注PVA水凝膠，最后將支架從模具中取出，實(shí)現(xiàn)零污染的支架制備。但是該方法由于利用模具間接成型得到PVA水凝膠，所以無法實(shí)現(xiàn)多孔的支架結(jié)構(gòu)的制備。

中國專利文獻(xiàn)CN104721887A公開了一種利用3D打印制備聚乙烯醇/納米氧化硅復(fù)合水凝膠支架的方法，其首先按質(zhì)量濃度為8-12％的比例將PVA加入去離子水中攪拌分散，在90-95℃恒溫水浴中完全溶解得到PVA溶液，后緩慢加入納米SiO₂，形成具有觸變性能的混合溶膠，然后采用機(jī)器人點(diǎn)膠機(jī)擠出混合溶膠，3D打印成型得到溶膠支架樣品，最后冷凍樣品，取出解凍熔融后得到具有可控精細(xì)結(jié)構(gòu)的水凝膠支架。該方法利用3D打印的優(yōu)勢能夠方便、快速的制備生物支架，并實(shí)現(xiàn)了支架結(jié)構(gòu)以及內(nèi)部孔隙的可控，但是僅通過一次冷凍-解凍過程實(shí)現(xiàn)PVA的交聯(lián)，PVA分子交聯(lián)程度低，凝膠剛性較差，支架力學(xué)性能較低。

發(fā)明內(nèi)容

為了改善現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是提供一種用于制備親水性聚合物水凝膠支架的組合物。

另一個(gè)目的是提供一種親水性聚合物水凝膠支架，其采用上述的用于制備親水性聚合物水凝膠支架的組合物制備得到。進(jìn)一步的，本發(fā)明提供了一種制備上述親水性聚合物水凝劑支架的方法，其采用上述的用于制備親水性聚合物水凝膠支架的組合物為原料，通過3D打印(特別是壓力助推微注射(Pressure assisted microsyringe,PAM)3D打印)步驟制備。

本發(fā)明進(jìn)一步還提供一種包覆改性的親水性聚合物水凝膠支架及其制備方法。

本發(fā)明的目的是通過如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種用于制備親水性聚合物水凝膠支架的組合物，其中，所述組合物包括溶劑、親水性聚合物交聯(lián)劑、石墨烯納米片的前驅(qū)體、表面活性劑和親水性聚合物。