[發明專利]一種用于3D打印的水凝膠材料及制備方法和應用、外界刺激雙響應海藻酸鈉的制備方法

在審

• 申請號: 202011526097.1
• 申請日: 2020-12-22
• 公開（公告）號: CN112661983A
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王齊華;曹芃銳;張耀明;王廷梅;張新瑞
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘭州化學物理研究所
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;B33Y70/00;B33Y10/00;C08F251/00;C08F220/34;C08B37/04;A61L27/20;A61L27/52;C08L5/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙琪

本發明涉及水凝膠技術領域，尤其涉及一種用于3D打印的水凝膠材料及其制備方法和應用、外界刺激雙響應海藻酸鈉的制備方法。本發明提供的制備方法，包括以下步驟：將海藻酸鈉溶液和甲基丙烯酸酐混合，發生酰化反應，得到甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體；在攪拌的條件下，將所述甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體、水、光交聯劑和光引發劑混合，得到所述用于3D打印的水凝膠材料；所述海藻酸鈉溶液中的海藻酸鈉與甲基丙烯酸酐的質量比為1：(1～20)。利用所述制備方法制備得到的水凝膠材料進行3D打印可以制備得到結構精細的網格結構，且制備得到的水凝膠管狀結構較為均勻。

技術領域

本發明涉及水凝膠技術領域，尤其涉及一種用于3D打印的水凝膠材料及制備方法和應用、外界刺激雙響應海藻酸鈉的制備方法。

背景技術

由于水凝膠的材料具有孔隙率較高，材料內部含有大量的水分的特性(含水量可達到凝膠本身質量的幾千倍)，且組成鏈段多為生物相容性材料，故水凝膠材料在生物醫藥領域的運用較為廣闊，尤其作為細胞支架方面，水凝膠材料的優勢極為突出，這是因為水凝膠的孔隙率較高，致使運輸營養物質與廢料的排出較為容易，并且由于材料內部含有較多水分，這有利于細胞在材料上的繁殖與粘附。

3D打印技術作為新興技術，由于其具有結構制備精度高，個性化程度高的特點，目前被用來越來越廣泛的領域。而水凝膠材料由于其獨特的生物相容性且細胞粘附率高而被越來越廣泛的運用于生物醫學領域。目前用于3D打印的水凝膠材料多被運用于組織支架、智能包覆系統等方向。但是目前用于3D打印的水凝膠材料存在打印精度低、形變形式單一等缺點。

發明內容

本發明的目的在于提供一種用于3D打印的水凝膠材料及制備方法和應用、外界刺激雙響應海藻酸鈉的制備方法，所述用于3D打印的水凝膠材料可以制備得到精度高、形變形式多樣的外界刺激雙響應性海藻酸鈉。

為了實現上述發明目的，本發明提供以下技術方案：

本發明提供了一種用于3D打印的水凝膠材料的制備方法，包括以下步驟：

將海藻酸鈉溶液和甲基丙烯酸酐混合，發生酰化反應，得到甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體；

在攪拌的條件下，將所述甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體、水、光交聯劑和光引發劑混合，得到所述用于3D打印的水凝膠材料；

所述海藻酸鈉溶液中的海藻酸鈉與甲基丙烯酸酐的質量比為1：(1～20)。

優選的，所述酰化反應在冰浴中進行，所述酰化反應的時間為24～28h；

所述酰化反應的過程中，保持所述混合得到的反應液的pH值＝7.5～8.5。

優選的，所述甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體和水的質量比為(2～6)：100。

優選的，所述光交聯劑為甲基丙烯酸二甲氨基乙酯、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯或甲基丙烯酸羥乙酯；

所述光交聯劑與所述甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體的質量比為(5～10)：100。

優選的，所述光引發劑為2-羥基-2-甲基-1-苯基-1-丙酮或2-羥基-4-(2-羥乙氧基)-2-甲基苯丙酮；

所述光引發劑與所述甲基丙烯酸酐化海藻酸鈉單體的質量比為(1～3)：100。

本發明還提供了上述技術方案所述的制備方法制備得到的用于3D打印的水凝膠材料。

本發明還提供了上述技術方案所述的用于3D打印的水凝膠材料在制備醫療器械中的應用。

本發明還提供了一種外界刺激雙響應性海藻酸鈉的制備方法，包括以下步驟：

將用于3D打印的水凝膠材料進行擠出式3D打印后，進行光固化，得到所述外界刺激雙響應性海藻酸鈉；