本發(fā)明屬于高分子材料領(lǐng)域，具體涉及一種多重響應(yīng)性自愈合水凝膠的制備方法。
背景技術(shù)：
智能水凝膠是指在外界環(huán)境（如溫度、ph值、電場等）發(fā)生變化時，性質(zhì)隨之發(fā)生相應(yīng)改變的水凝膠，即具有環(huán)境響應(yīng)性。在智能水凝膠中，具有多重響應(yīng)性的自愈合水凝膠因其迷人的性質(zhì)及潛在的應(yīng)用引起廣大科技工作者的研究興趣。自愈合水凝膠是將自愈性這一特點引入到生物醫(yī)用材料中而得到的具有廣泛應(yīng)用的水凝膠，自愈合性進一步增加了水凝膠的功能，拓展了其在生物領(lǐng)域的應(yīng)用，并且具有重要的仿生意義，如自愈合水凝膠很好地滿足了可注射水凝膠的要求，在注射過程中被破壞了的水凝膠可在生物體內(nèi)實現(xiàn)自愈，避免了手術(shù)植入，具有較長的使用壽命，并且可裝載多種生物活性物質(zhì)。
自愈合水凝膠大多數(shù)是通過動態(tài)建構(gòu)化學設(shè)計具有動態(tài)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠來實現(xiàn)。此類水凝膠可總結(jié)歸納為兩種類型：一類是通過非共價鍵交聯(lián)的自愈合凝膠，即通過由小分子或低分子量的大分子依靠疏水作用、氫鍵、靜電吸引、π-π堆疊以及結(jié)晶作用等分子間作用力形成的凝膠網(wǎng)絡(luò)體系，這些非共價鍵相互作用較弱，相對不穩(wěn)定，并且具有一定的可逆性。另一類是通過可逆動態(tài)共價鍵交聯(lián)的自愈合凝膠，即通過酰腙鍵、亞胺鍵、雙硫鍵交換反應(yīng)和da反應(yīng)等交聯(lián)合成的自愈合凝膠。這些動態(tài)共價化學反應(yīng)都是基于熱力學平衡的體系，交聯(lián)形成的動態(tài)共價化學鍵是一種特殊的共價鍵，一方面，它在一定程度上保持了共價鍵的性質(zhì)而較為穩(wěn)定，另一方面它又具有可逆性，即在一些外界因素,如ph、溫度等的影響下，鍵的斷裂和形成可以達到可逆的動態(tài)平衡。因此，運用可逆化學反應(yīng)交聯(lián)合成既穩(wěn)定又具有動態(tài)交聯(lián)結(jié)構(gòu)的凝膠是設(shè)計穩(wěn)定的自愈合凝膠較為理想的策略。其中，亞胺鍵在動態(tài)化學中扮演了重要角色，亞胺鍵對于不同反應(yīng)底物其平衡常數(shù)范圍很廣，如不同的氨基和醛基在不同環(huán)境下，包括在不同ph值、不同溶劑體系等條件下存在豐富的變化情況，為材料提供了更多的可調(diào)控性。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的是提供一種多重響應(yīng)性自愈合水凝膠的制備方法。本發(fā)明采用席夫堿反應(yīng)產(chǎn)生動態(tài)亞胺鍵，使聚合物鏈交聯(lián)成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形成具有均一大孔結(jié)構(gòu)的水凝膠。反應(yīng)所用原料廉價易得，制備工藝簡單純熟，無需有機溶劑，且制備周期極短，80s內(nèi)成膠，不需要昂貴的儀器。此外，制得的水凝膠對溫度和ph有顯著的敏感性，且成膠后依然具有可注射性，在注射過程中被破壞了的水凝膠可在生物體內(nèi)實現(xiàn)自愈合，避免了手術(shù)植入，具有較長的使用壽命。
為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：
a-pul的合成：將普魯蘭多糖（mn=250000）溶于雙蒸水中配成25mg/ml的溶液，加入高碘酸鉀，避光室溫攪拌反應(yīng)1.5h，然后加入丙三醇終止氧化反應(yīng)，繼續(xù)室溫攪拌15min。反應(yīng)完成后，將反應(yīng)液轉(zhuǎn)移至透析袋（mw=6000）中，每隔6~8h換一次水，4℃條件下透析純化3d，再冷凍干燥，即得a-pul，其中，kio4、pul的重復(fù)單元和丙三醇的摩爾比為1:1:1。
ε-pl/a-pul/bpei水凝膠的制備：將a-pul、ε-pl（mn=4000）、bpei（mn=600）溶于雙蒸水中，分別配制成0.05g/ml，0.5g/ml和0.26g/ml的溶液，再將上述三種溶液以一定的比例混合均勻，室溫放置45~80s即得ε-pl/a-pul/bpei水凝膠。其中：a-pul、ε-pl、bpei的質(zhì)量比為：1:0.025~0.225:0.0026~0.013。
相對于其他水凝膠的制備方法有以下優(yōu)點：
（1）原料的生產(chǎn)制備工藝簡單純熟，綠色環(huán)保，無需有機溶劑，成膠速度快。
（2）通過動態(tài)亞胺鍵交聯(lián)得到水凝膠，具有較高的溶脹度和良好的生物相容性，且亞胺鍵的動態(tài)特性使得水凝膠在宏觀上對外界環(huán)境具有多重響應(yīng)的特征（ph、溫度等）。水凝膠網(wǎng)絡(luò)的動態(tài)亞胺鍵交聯(lián)點使得凝膠內(nèi)部存在大量的分子間和分子內(nèi)的相互交換，從而實現(xiàn)水凝膠可以在不借助外力條件下的快速愈合。
（3）水凝膠的制備可以通過改變原料的投料比來調(diào)控水凝膠的機械性能，方法簡單，易于推廣。
附圖說明
圖1是實施例4制得的水凝膠掃描電鏡圖（氧化普魯蘭多糖與ε-聚賴氨酸與聚乙烯亞胺的質(zhì)量比為100:22.5:1）。
圖2是實施例4制得的水凝膠在不同ph時平衡溶脹度變化曲線（氧化普魯蘭多糖與ε-聚賴氨酸與聚乙烯亞胺的質(zhì)量比為100:22.5:1）。
圖3是實施例4制得的水凝膠在不同溫度時平衡溶脹度變化曲線（氧化普魯蘭多糖與ε-聚賴氨酸與聚乙烯亞胺的質(zhì)量比為100:22.5:1）。
具體實施方式
為進一步公開而不是限制本發(fā)明，以下結(jié)合實例對本發(fā)明作進一步的詳細說明。
實施例1
1）10.000gpul于400ml雙蒸水中磁力攪拌充分溶解。
2）將10ml232mg/ml的kio4溶液加入1）溶液中，反應(yīng)1.5h。
3）在2）中加入0.72ml丙三醇反應(yīng)15min，以終止氧化反應(yīng)。
4）將3）置于mwco6000的透析袋中于4℃下透析3天，期間每隔6~8h換一次水。
5）將透析后的4）真空冷凍干燥3d得到純凈的a-pul。
6）精確稱取1.000ga-pul，加入20ml雙蒸水于37℃溶解。
7）在溶液6）中加入250ul0.5g/ml的ε-pl水溶液和30ul0.26g/ml的bpei水溶液，充分混勻，室溫下反應(yīng)80s。
8）將制得的水凝膠放入雙蒸水中沖洗3次。
9）將用甲基橙與羅丹明b染色的兩組水凝膠切開后的半圓形水凝膠重新拼合在一起，4分鐘后用鑷子夾起，可以承受自身的重量；將用甲基橙染色的水凝膠去除中間直徑6mm部分，16分鐘后切口處明顯變小，62分鐘后切口完全愈合，可以用鑷子夾起，承受自身重量；將用甲基橙與羅丹明b染色的水凝膠去除中間6mm部分，切開呈兩個半圓環(huán)重新拼接在一起，45分鐘后切口處明顯變小，195分鐘后完全愈合，用鑷子夾起可以承受自身重量。上述三種實驗方案均證明水凝膠具有良好的自愈合性能。
實施例2
1）10.000gpul于400ml雙蒸水中磁力攪拌充分溶解。
2）將10ml232mg/ml的kio4溶液加入1）溶液中，反應(yīng)1.5h。
3）在2）中加入0.72ml丙三醇反應(yīng)15min，以終止氧化反應(yīng)。
4）將3）置于mwco6000的透析袋中于4℃下透析3d，期間每隔6~8h換一次水。
5）將透析后的4）真空冷凍干燥3天得到純凈的a-pul。
6）精確稱取1.000ga-pul，加入20ml雙蒸水于37℃溶解。
7）在溶液6）中加入350ul0.5g/ml的ε-pl水溶液和30ul0.26g/ml的bpei水溶液，充分混勻，室溫下反應(yīng)75s
8）將制得的水凝膠放入雙蒸水中沖洗3次。
9）將用甲基橙與羅丹明b染色的兩組水凝膠切開后的半圓形水凝膠重新拼合在一起，4分鐘后用鑷子夾起，可以承受自身的重量；將用甲基橙染色的水凝膠去除中間6mm部分，16分鐘后切口處明顯變小，62分鐘后切口完全愈合，可以用鑷子夾起，承受自身重量；將用甲基橙與羅丹明b染色的水凝膠去除中間6mm部分，切開呈兩個半圓環(huán)重新拼接在一起，45分鐘后切口處明顯變小，195分鐘后完全愈合，用鑷子夾起可以承受自身重量。上述三種實驗方案均證明水凝膠具有良好的自愈合性能。
實施例3
1）10.000g普魯蘭多糖于400ml雙蒸水中磁力攪拌充分溶解。
2）將10ml232mg/ml的kio4溶液加入1）溶液中，反應(yīng)1.5h。
3）在2）中加入0.72ml丙三醇反應(yīng)15min，以終止氧化反應(yīng)。
4）將3）置于mwco6000的透析袋中于4℃下透析3d，期間每隔6~8h換一次水。
5）將透析后的4）真空冷凍干燥3天得到純凈的a-pul。
6）精確稱取1.000ga-pul，加入20ml雙蒸水于37℃溶解。
7）在溶液6）中加入450ul0.5g/ml的ε-pl水溶液和20ul0.26g/ml的bpei水溶液，充分混勻，室溫下反應(yīng)80s。
8）將制得的水凝膠放入雙蒸水中沖洗3次。
9）將用甲基橙與羅丹明b染色的兩組水凝膠切開后的半圓形水凝膠重新拼合在一起，4分鐘后用鑷子夾起，可以承受自身的重量；將用甲基橙染色的水凝膠去除中間6mm部分，16分鐘后切口處明顯變小，62分鐘后切口完全愈合，可以用鑷子夾起，承受自身重量；將用甲基橙與羅丹明b染色的水凝膠去除中間6mm部分，切開呈兩個半圓環(huán)重新拼接在一起，45分鐘后切口處明顯變小，195分鐘后完全愈合，用鑷子夾起可以承受自身重量。上述三種實驗方案均證明水凝膠具有良好的自愈合性能。
實施例4
1）10.000g普魯蘭多糖于400ml雙蒸水中磁力攪拌充分溶解。
2）將10ml232mg/ml的kio4溶液加入1）溶液中，反應(yīng)1.5h。
3）在2）中加入0.72ml丙三醇反應(yīng)15min，以終止氧化反應(yīng)。
4）將3）置于mwco6000的透析袋中于4℃下透析3d，期間每隔6~8h換一次水。
5）將透析后的4）真空冷凍干燥3天得到純凈的a-pul。
6）精確稱取1.000ga-pul，加入20ml雙蒸水于37℃溶解
7）在溶液6）中加入450ul0.5g/ml的ε-pl水溶液和40ul0.26g/ml的bpei水溶液，充分混勻，室溫下反應(yīng)45s。
8）將制得的水凝膠放入雙蒸水中沖洗3次。
9）將用甲基橙與羅丹明b染色的兩組水凝膠切開后的半圓形水凝膠重新拼合在一起，4分鐘后用鑷子夾起，可以承受自身的重量；將用甲基橙染色的水凝膠去除中間6mm部分，16分鐘后切口處明顯變小，62分鐘后切口完全愈合，可以用鑷子夾起，承受自身重量；將用甲基橙與羅丹明b染色的水凝膠去除中間6mm部分，切開呈兩個半圓環(huán)重新拼接在一起，45分鐘后切口處明顯變小，195分鐘后完全愈合，用鑷子夾起可以承受自身重量。上述三種實驗方案均證明水凝膠具有良好的自愈合性能。
以上所述僅為本發(fā)明的制備方法，凡依本發(fā)明申請專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。