[發(fā)明專利]一種形狀記憶水凝膠及其應(yīng)用

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202310368521.1
• 申請(qǐng)日: 2023-04-07
• 公開（公告）號(hào): CN116396426A
• 公開（公告）日: 2023-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊小牛;楊磊;呂紅英;李碩;趙梓健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院長(zhǎng)春應(yīng)用化學(xué)研究所
• 主分類號(hào): C08F220/34
• 分類號(hào): C08F220/34;A61L31/04;A61L31/14;C08F220/38;C08F222/38;C08J3/075;C08L33/14
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 任美玲

本發(fā)明提供了一種形狀記憶水凝膠及其應(yīng)用。所述形狀記憶水凝膠由疏水性單體和親水性單體交聯(lián)聚合得到，疏水性單體包括2?甲基丙烯酸氨基乙酯氨基甲酸異丙酯，親水性單體包括甲基丙烯酸磺基甜菜堿。本發(fā)明通過(guò)將力學(xué)性能優(yōu)異以及具有多個(gè)疏水聚集交聯(lián)點(diǎn)的IMA和具有較低的最高臨界溶解溫度的SBMA聚合，可以調(diào)控出在體溫附近發(fā)生形狀轉(zhuǎn)變的水凝膠。同時(shí)SBMA中的磺基甜菜堿基團(tuán)之間形成離子鍵，有利于進(jìn)一步增強(qiáng)形狀記憶水凝膠的力學(xué)性能。另外，SBMA的引入可以使得制備得到的形狀記憶水凝膠具有較寬的形狀轉(zhuǎn)變溫度，從而使得其能夠具有更復(fù)雜的三重記憶能力，未來(lái)的實(shí)際應(yīng)用前景更加廣闊。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種形狀記憶水凝膠及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

形狀記憶水凝膠(SMHs)是一種智能材料，因其可以記憶一個(gè)或者多個(gè)臨時(shí)形狀并在光、熱、水等外部刺激下恢復(fù)原狀，這種特殊的可編程行為在先進(jìn)材料領(lǐng)域具有很大的發(fā)展?jié)摿Α＝陙?lái)，形狀記憶水凝膠在傳感器、執(zhí)行器、人工肌肉、軟機(jī)器人和藥物緩釋等領(lǐng)域受到了越來(lái)越多的關(guān)注。特別是SMHs具有3D結(jié)構(gòu)和類組織水環(huán)境，在生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用中(例如，作為可植入材料應(yīng)用于人體)發(fā)揮了至關(guān)重要的作用。

一般來(lái)說(shuō)，適宜的觸發(fā)溫度和強(qiáng)大的力學(xué)強(qiáng)度是用作生物醫(yī)學(xué)材料的熱響應(yīng)SMHs必須滿足的兩個(gè)基本要求。一方面，過(guò)高的觸發(fā)溫度不適合在體內(nèi)應(yīng)用，因?yàn)槌^(guò)50℃的溫度可能對(duì)組織造成不可逆的損傷。因此，形變觸發(fā)溫度低且接近37℃的熱響應(yīng)SMHs更適合應(yīng)用在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域。另一方面，可逆弱相互作用以及重復(fù)使用的力致裂紋導(dǎo)致SMHs力學(xué)性能較差，同時(shí)低機(jī)械強(qiáng)度不能滿足承載性能，從而限制了其應(yīng)用。另外，形狀記憶水凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度范圍越寬，意味著凝膠有更多的轉(zhuǎn)變溫度，這有利于凝膠記住更多形狀產(chǎn)生更復(fù)雜的形狀記憶行為，實(shí)際應(yīng)用前景更加廣闊。但目前，制備在體溫附近觸發(fā)溫度、具有優(yōu)良的力學(xué)強(qiáng)度和較寬的轉(zhuǎn)變溫度的熱響應(yīng)SMHs仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種形狀記憶水凝膠及其應(yīng)用。所述形狀記憶水凝膠的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度在體溫附近，且具有優(yōu)異的力學(xué)強(qiáng)度和較寬的形狀轉(zhuǎn)變溫度。

為達(dá)到此目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供一種形狀記憶水凝膠，由疏水性單體和親水性單體交聯(lián)聚合得到；

所述疏水性單體包括2-甲基丙烯酸氨基乙酯氨基甲酸異丙酯；

所述親水性單體包括甲基丙烯酸磺基甜菜堿。

優(yōu)選地，所述疏水性單體和親水性單體的摩爾比為(1～12):1。

第二方面，本發(fā)明提供一種上述形狀記憶水凝膠的制備方法，包括以下步驟：

(1)將疏水性單體、親水性單體、化學(xué)交聯(lián)劑、引發(fā)劑和溶劑混合后，在無(wú)氧條件下發(fā)生聚合反應(yīng)，得到有機(jī)凝膠；

所述溶劑為有機(jī)溶劑和水的混合溶液；

(2)將所述有機(jī)凝膠浸入水中交換出有機(jī)溶劑，直至達(dá)到平衡，得到所述形狀記憶水凝膠。

優(yōu)選地，所述疏水性單體和親水性單體的總摩爾數(shù)與化學(xué)交聯(lián)劑的摩爾數(shù)的比例為1:(0.005～0.1)。

優(yōu)選地，所述疏水性單體和親水性單體的總摩爾數(shù)與引發(fā)劑的摩爾數(shù)的比例為1:(0.002～0.005)。

優(yōu)選地，所述化學(xué)交聯(lián)劑包括N,N-亞甲基丙烯酰胺、N,N-亞甲基丙烯酰胺衍生物、二甲基丙烯酸乙二醇酯或二甲基丙烯酸乙二醇酯衍生物中的任意一種或多種。

優(yōu)選地，所述自由基引發(fā)劑包括光引發(fā)劑和/或熱引發(fā)劑。

優(yōu)選地，所述有機(jī)溶劑包括二甲基亞砜、二氯甲烷、四氫呋喃或N,N-二甲基甲酰胺中的任意一種或多種。