[發明專利]一種可熱致原位凝膠化共聚納米水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 202110173326.4
• 申請日: 2021-02-09
• 公開（公告）號: CN112812328B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 魯希華;李曉曉;李雪婷
• 申請（專利權）人: 安徽美科迪智能微膠囊科技有限公司
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08F220/54;C08F222/38;C08L33/24
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本發明具體涉及一種制備可熱致原位凝膠化共聚納米水凝膠的方法。該制備方法利用納米水凝膠對溫度的響應性，采用溫度觸發原位實現溶膠?凝膠化過程，具體步驟為：以N?異丙基丙烯酰胺（NIPAm）為溫敏性功能單體，N?叔丁基丙烯酰胺（TBA）為疏水性單體，通過控制調整TBA的引入量，共聚得到具有溫度響應性的P（NIPAm?TBA）共聚納米水凝膠。其凝膠化方法為：將特定TBA引入量的納米水凝膠在一定溫度范圍內升溫，調節其濃度，其由可流動的溶液狀態轉為不可流動的宏觀水凝膠狀態。本發明采用的方法工藝簡單，綠色環保，不使用額外的化學交聯劑不需添加任何的離子，僅利用溫度觸發實現原位的溶膠?凝膠化轉變，且具有可逆性。

技術領域

本發明屬于納米水凝膠及其制備領域，特別涉及一種可熱致原位凝膠化共聚納米水凝膠及其制備方法。

背景技術

可原位凝膠化水凝膠是指在一定條件下，該水凝膠可迅速由流動的溶液狀態轉變為不可流動的固體/半固體狀態的一類水凝膠，即水凝膠發生了原位溶膠-凝膠化轉變。基于交聯作用，可原位凝膠化水凝膠可分為物理交聯水凝膠和化學交聯水凝膠。物理交聯可原位凝膠化水凝膠是指由各種物理相互作用連接在一起的網絡，包括離子、氫鍵、靜電相互作用和疏水締合。其不僅可以克服化學交聯的部分弊端，例如可以避免額外引入具有毒性交聯劑等，而且還能賦予材料可逆性、自愈性和刺激響應性。可逆性是物理交聯可原位凝膠化水凝膠最大的特點。

其中，聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）由于具有靈敏的溫度響應性，常被作為主要功能性組分與其他單體結合，從而構建基于?PNIPAm的可熱致原位凝膠化納米水凝膠。但PNIPAm自身需要在很高的臨界凝膠化濃度時才可形成凝膠化（15wt%-20wt%或者更高），這樣很難用注射器吸取注射凝膠和藥物的混合溶液。

目前絕大多數基于聚（N-異丙基丙烯酰胺）（PNIPAm）的熱致原位凝膠化物理交聯水凝膠都是基于嵌段、線性、接枝結構的水凝膠等，此類水凝膠的制備方法具有制備過程復雜、粘度高、濃度高等缺點。例如，He等人（Macromolecules?2016,?49,?4236-4244）首先制備了可逆加成-斷裂鏈轉移（RAFT）試劑，然后利用該RAFT試劑通過兩步反應制備得到了以PNIPAm為主要功能組分的三嵌段水凝膠，該水凝膠分散液在濃度大于10?wt%時，在相變溫度以上可以發生熱致原位溶膠-凝膠化轉變。此外，對于基于?PNIPAm的無規共聚納米水凝膠而言，由于其在相變溫度以上發生急劇脫水收縮行為，導致水凝膠之間的間距增大，分子間相互作用力減弱，從而該類納米水凝膠需要加入額外的鹽離子才能完成溫度觸發的溶膠-凝膠化轉變。例如，Zhang等人（Biomacromolecules,?2009,?10(6)）制備了聚（N-異丙基丙烯酰胺-co-2-羥基甲基丙烯酸酯）（P（NIPAm-HEMA）共聚納米水凝膠，該納米水凝膠濃縮液在相變溫度以上，通過添加氯化鈣鹽才能實現熱致原位溶膠-凝膠化轉變。

因此，開發一種簡便可行、易于大規模生產的基于PNIPAm的可熱致原位凝膠化共聚納米水凝膠的方法，對推進其進一步的實際應用具有積極的意義。

發明內容

本發明提供了一種可熱致原位凝膠化共聚納米水凝膠及其制備方法，該發明采用的合成工藝簡單易行、綠色環保，僅利用溫度觸發實現原位的溶膠-凝膠化轉變，不使用額外的化學交聯劑不需要添加任何的離子，且該轉變具有可逆性。這種可熱致原位溶膠-凝膠化過程是指：該溫度響應性納米水凝膠，其在一定條件下，由可流動的溶液狀態轉為不可流動的宏觀水凝膠狀態。而這一過程是可逆的，當溫度下降時，該納米水凝膠可恢復為可流動的溶液狀態。

為達到上述目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種可熱致原位凝膠化共聚納米水凝膠及其制備方法，包括如下步驟：