[發(fā)明專利]一種纖維素基自修復(fù)水凝膠及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011253927.8
• 申請日: 2020-11-11
• 公開（公告）號: CN112280105A
• 公開（公告）日: 2021-01-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 秦江雷;莘佳富;陳丹陽
• 申請（專利權(quán)）人: 河北大學(xué)
• 主分類號: C08L1/32
• 分類號: C08L1/32;C08L1/08;C08K5/19;C08J3/075
• 代理公司: 石家莊國域?qū)＠虡耸聞?wù)所有限公司 13112
• 代理人: 劉曉敏

本發(fā)明提供了一種纖維素基自修復(fù)水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，該纖維素基自修復(fù)水凝膠由纖維素酰肼和多羰基化合物在水溶液中不需要任何催化劑作用而成。其中，所述的纖維素酰肼是以羧甲基纖維素鹽為原料，先經(jīng)取代生成纖維素酯類化合物，再進行肼解生成纖維素酰肼。本發(fā)明的水凝膠具有自修復(fù)性和酸解響應(yīng)性以及良好的生物相容性，而且水凝膠的韌性和穩(wěn)定性好，可以用于藥物緩釋及自修復(fù)材料中，由于其修復(fù)過程不需要任何外界條件刺激，因此在未來的藥物可控釋放及生命體修復(fù)方面有很大發(fā)展?jié)摿Α?/p>

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，尤其是涉及一種纖維素基自修復(fù)水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。

背景技術(shù)

水凝膠是以水為分散介質(zhì)的凝膠，是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能夠保持一定的形狀，可以吸收大量的水。水凝膠是在具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯(lián)聚合物。

羧甲基纖維素是一種多糖基水溶性的纖維素醚，由于其良好的生物相容性和生物降解性，被廣泛用于再生醫(yī)學(xué)。纖維素分子鏈上大量的高活性的羧基及羥基為其接枝改性提供了有利的條件，通過引入交聯(lián)劑以化學(xué)交聯(lián)的方式可以制備用途廣泛的水凝膠。

在纖維素基水凝膠中引入功能性基團或物質(zhì)，使分子鏈能夠在受損處進行重組，得到具有自修復(fù)功能的纖維素基水凝膠，該水凝膠在受到損傷后，能夠?qū)崿F(xiàn)自我修復(fù)而恢復(fù)其結(jié)構(gòu)和功能，延長了其使用壽命，在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中人造器官等相關(guān)方面具有廣闊的應(yīng)用前景。

然而，目前基于纖維素制備的自修復(fù)凝膠的制備過程較為復(fù)雜，反應(yīng)條件較為苛刻，無法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的就是提供一種纖維素基自修復(fù)水凝膠及其制備方法，以解決現(xiàn)有自修復(fù)纖維素基水凝膠制備過程較為復(fù)雜，反應(yīng)條件較為苛刻，無法實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案為：

一種纖維素基自修復(fù)水凝膠，通過纖維素酰肼和多羰基化合物在水溶液中不需要任何外加催化劑條件下反應(yīng)而成，所述的纖維素酰肼通過兩步反應(yīng)制得，第一步是將羧甲基纖維素鈉鹽和鹵代烷化合物或者鹵代醇化合物反應(yīng)生成纖維素酯類化合物A，第二步是將纖維素酯類化合物A進行肼解得到纖維素酰肼B；所述多羰基化合物是指至少含有兩個羰基的化合物。

纖維素之類化合物A的重復(fù)單元為式中，R為C_1～5的烷基或C_1～5的烷基醇基。

纖維素酰肼B的重復(fù)單元為：

優(yōu)選地，所述鹵代烷化合物為溴甲烷、溴乙烷、碘甲烷或碘乙烷。

優(yōu)選地，所述鹵代醇化合物為溴乙醇、溴丙醇或碘乙醇。

優(yōu)選地，所述多羰基化合物為單體化合物或為帶有兩個及以上端羰基或側(cè)羰基的聚合物。更優(yōu)選地，所述多羰基化合物為氧化果膠或者帶有側(cè)羰基的P(DMA-co-DAA)。

本發(fā)明的纖維素基自修復(fù)水凝膠韌性和穩(wěn)定性好，同時具備酸堿響應(yīng)性和自修復(fù)性以及良好的生物相容性，可以實現(xiàn)不同PH下凝膠-溶膠的轉(zhuǎn)化，當受到損傷時能夠自我修復(fù)而恢復(fù)其使用性能，延長使用壽命，且其自修復(fù)過程接近生命體的自我修復(fù)(不需要任何外界條件刺激)，在人造器官、生物指示、藥物可控釋放及生命體修復(fù)等生物醫(yī)藥相關(guān)領(lǐng)域有著非常廣闊的應(yīng)用前景。

本發(fā)明所述的纖維素基自修復(fù)水凝膠的制備方法包括以下步驟：將纖維素酰肼和多羰基化合物分別溶于去離子水中，二者充分溶解、混合均勻后靜置，即可得到纖維素基自修復(fù)水凝膠；所述的纖維素酰肼通過兩步反應(yīng)制得，第一步是將羧甲基纖維素鈉鹽和鹵代烷化合物或者鹵代醇化合物反應(yīng)生成纖維素酯類化合物A，第二步是將纖維素酯類化合物A進行肼解；所述多羰基化合物是指至少含有兩個羰基的化合物。