一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明提供了一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法，屬于 高分子水凝膠技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002] 水凝膠（hydrogel)是一種以水為分散介質(zhì)，通過共價鍵、氫鍵或范德華力等作 用相互交聯(lián)構(gòu)成三維高分子網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的水凝膠。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(tuán)和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，而疏水殘基遇到水膨脹形成聚合 物.水凝膠具有良好的生物相容性，與疏水聚合物相比，固定在水凝膠中的生物分子活性 能夠保持較長時間，同被固定化的酶或細(xì)胞相互作用弱很多，因此水凝膠在生物化學(xué)、醫(yī)學(xué) 等領(lǐng)域有許多用途。
[0003] 中國專利（CN104327311A)描述了一種透明質(zhì)酸復(fù)合交聯(lián)水凝膠及其制備方法。 該水凝膠結(jié)合透明質(zhì)酸活性基團(tuán)可作為化學(xué)修飾位點(diǎn)的特點(diǎn)及其聚陰離子電解質(zhì)的特性， 利用1，4-丁二醇二縮水甘油醚、聚乙二醇、海藻酸鈉和明膠等物質(zhì)具有的不同基團(tuán)及不同 的空間構(gòu)象，同時與透明質(zhì)酸進(jìn)行復(fù)合交聯(lián)改性，并通過分析各種組分的比例，確定了交聯(lián) 反應(yīng)各組分的最佳配方，制備的透明質(zhì)酸復(fù)合水凝膠分子量有了明顯的提高，特別是顯著 地增加了其動力學(xué)粘度。該水凝膠分子量大、動力粘度大，具有較強(qiáng)的空間阻隔作用、潤滑 作用，以及良好的生物相容性、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，可用于組織填充材料、關(guān)節(jié)腔內(nèi)潤滑劑和 手術(shù)預(yù)防組織粘連材料。該專利說明了其透明質(zhì)酸水凝膠的良好生物相容性和穩(wěn)定性，但 未提及力學(xué)性能。
[0004] 中國專利（CN103435951A)描述了一種納米復(fù)合高分子雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備 方法。具體包括如下步驟：先將第一網(wǎng)絡(luò)單體、交聯(lián)劑和引發(fā)劑溶解于含納米粒子水分散液 中，將得到的混合溶液倒入模具中加熱聚合，得到第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠。將第二網(wǎng)絡(luò)單體、交聯(lián) 劑和引發(fā)劑溶解于水中，再將第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠放入該溶液中，溶脹24小時，然后加熱聚合， 得到高強(qiáng)度納米復(fù)合高分子雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠。所得水凝膠性能優(yōu)越，通過納米增強(qiáng)，不但可提 高雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的壓縮強(qiáng)度，而且還能保持其較高拉伸強(qiáng)度。此水凝膠有效的提高了力學(xué) 性能，但未提及生物相容性。
[0005] 中國專利（CN103467754A)描述了一種殼聚糖水凝膠及其制備方法，包括步驟： Sl將殼聚糖溶于稀酸溶劑中，配制殼聚糖溶液；S2在氧化劑存在下，使所述殼聚糖溶液發(fā) 生氧化還原反應(yīng)，得到預(yù)聚體溶液；S3在酸性條件下，使所述預(yù)聚體溶液發(fā)生自交聯(lián)反應(yīng)， 得到殼聚糖水凝膠。本發(fā)明采用本體自交聯(lián)方法制備殼聚糖水凝膠，工藝簡單，獲得的殼聚 糖水凝膠在具備良好的穩(wěn)定性的同時，還保持了良好的生物相容性。此水凝膠保持了很好 的生物相容性，但未提及其力學(xué)性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 為了解決已有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供了一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙 網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法。
[0007] 本發(fā)明的一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠，其特征在于，其是通過第 一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)絡(luò)互穿構(gòu)成的，所述的第一網(wǎng)絡(luò)是改性的透明質(zhì)酸與明膠通過邁克爾加成 反應(yīng)交聯(lián)形成的水凝膠，第二網(wǎng)絡(luò)是丙烯酰胺化學(xué)交聯(lián)形成的水凝膠。
[0008] 本發(fā)明的一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備方法的步驟和條件 如下： (1) 改性透明質(zhì)酸的制備 a. 配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1-4%的透明質(zhì)酸水溶液，用鹽酸調(diào)節(jié)透明質(zhì)酸水溶液的pH至 4~6,然后加入1- (3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺和N-羥基琥珀酰亞胺，室溫下攪 拌15~25min，然后加入半胱氨酸乙酯鹽酸鹽反應(yīng)4~8小時，得到溶液；半胱氨酸乙酯鹽酸 鹽：N-羥基琥珀酰亞胺：1_ (3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺：透明質(zhì)酸的摩爾比為 1-2:0. 5-1:0. 25-1:1 ； b. 把步驟a得到的溶液中加入甲基丙烯酸酐，用NaOH溶液調(diào)節(jié)pH至7. 0~9. 0,在2~6°C 下反應(yīng)20~48小時，透析5~7天，冷凍干燥，得到改性透明質(zhì)酸固體；所述的甲基丙烯酸酐與 步驟a的透明質(zhì)酸的摩爾比為1~10:1 ; (2) 第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備 在步驟（1)中得到的改性透明質(zhì)酸配制成水溶液，再與明膠水溶液、光引發(fā)劑混合到一 起，室溫下避光攪拌20~30min，用紫外光照射20~40min，形成第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠；所述的光引 發(fā)劑為2-羥基-4' -(2-羥乙氧基）-2-甲基苯丙酮和a-酮戊二酸中的一種；改性透明質(zhì) 酸水溶液的濃度為lg~4g/100mL;明膠濃度為2g~10g/100mL;改性透明質(zhì)酸溶液與明膠溶 液的體積比為4:1~16 ;所述的光引發(fā)劑用量與改性透明質(zhì)酸的質(zhì)量比為40:1~6 ; (3) 第二網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備 配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5~20%的丙烯酰胺水溶液，再加入光引發(fā)劑和交聯(lián)劑，室溫下避光攪 拌20~30min，將步驟（2 )中得到的第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠避光浸泡在該溶液中24~48小時，取出溶 脹后的水凝膠，用紫外光照射20~40min，得到目標(biāo)物第二網(wǎng)絡(luò)水凝膠；所述的光引發(fā)劑同 步驟（2)，交聯(lián)劑為N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺、乙二醇二甲基丙烯酸酯和二乙二醇甲基丙烯 酸酯中的一種或多種；光引發(fā)劑：交聯(lián)劑：丙烯酰胺質(zhì)量比為1~6 :1~4:200。
[0009] 所述的一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠及其制備方法的方程式如 下：
有益效果：本發(fā)明的一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠是通過改性的透明 質(zhì)酸與明膠通過邁克爾加成反應(yīng)交聯(lián)形成第一網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠，與丙烯酰胺化學(xué)交聯(lián)形成 的第二網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)水凝膠構(gòu)成的。本發(fā)明通過透明質(zhì)酸的可修飾位點(diǎn)對其進(jìn)行改性，然后與 明膠結(jié)合形成第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠，使水凝膠具有很好的生物相容性，利用透明質(zhì)酸和明膠良 好的生物相容性可使該水凝膠在醫(yī)藥材料領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。同時，引入了丙烯酰胺作 為第二網(wǎng)絡(luò)引入水凝膠中，使水凝膠在具有良好生物相容性的同時具有良好的力學(xué)性能， 本發(fā)明的一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的壓縮強(qiáng)度高達(dá)302. 56KPa。拓寬 了水凝膠的應(yīng)用領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0010] -種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠是通過第一網(wǎng)絡(luò)和第二網(wǎng)膠互穿構(gòu) 成的，所述的第一網(wǎng)絡(luò)是改性的透明質(zhì)酸與明膠通過邁克爾加成反應(yīng)交聯(lián)形成的水凝膠， 第二網(wǎng)絡(luò)是丙烯酰胺化學(xué)交聯(lián)形成的水凝膠。其制備方法的步驟和條件如以下實(shí)施例。
[0011] 實(shí)施例1 一種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠制備方法的步驟和條件 如以下： (1)改性透明質(zhì)酸的制備 a. 稱取質(zhì)量為4g(0. 005m〇L)透明質(zhì)酸，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的透明質(zhì)酸水溶液，用 ImoL/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)透明質(zhì)酸溶液的pH至6,然后在透明質(zhì)酸水溶液中加入0. 005moL的 1- (3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亞胺（EDC)和0. 005moL的N-羥基琥珀酰亞胺（NHS)， 室溫下攪拌25min，然后加入0.OlmoL的半胱氨酸乙酯鹽酸鹽反應(yīng)8小時，得到溶液； b. 在步驟（a)得到的溶液中加入0.05mol甲基丙烯酸酐，用10m〇L/L的NaOH溶液調(diào) 節(jié)pH至9. 0,在6°C下反應(yīng)48小時，透析7天，冷凍干燥得到改性透明質(zhì)酸固體； (1)第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備 在步驟（1)中得到的改性透明質(zhì)酸配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的水溶液，取IOml質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為4%的透明質(zhì)酸水溶液和IOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10%的明膠水溶液混合，并加入與改性透明質(zhì) 酸的質(zhì)量比為6:40的光引發(fā)劑，室溫下避光攪拌30min，用紫外光照射40min形成第一網(wǎng)絡(luò) 水凝膠； (2)第二網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備 配制質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的丙烯酰胺水溶液100mL，將光引發(fā)劑、交聯(lián)劑按與丙烯酰胺質(zhì)量 比為6:4:200加入到丙烯酰胺水溶液中，室溫下避光攪拌30min，將步驟（2)中得到的第一 網(wǎng)絡(luò)水凝膠避光浸泡在該溶液中48小時，取出溶脹后的水凝膠，用紫外光照射40min，得到 目標(biāo)物第二網(wǎng)絡(luò)水凝膠。
[0012] 制備的透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的壓縮性能測定方法：制備上 下表面平整的水凝膠式樣，利用CT3質(zhì)構(gòu)儀進(jìn)行壓縮測試，形變量為80%，觸發(fā)點(diǎn)負(fù)荷為 0. 067N，測試速度為0. 50mm/s，返回速度為0. 5mm/s。
[0013] 實(shí)施例1中制備的透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠的壓縮強(qiáng)度為 302.56KPa〇
[0014] 實(shí)施例2 -種透明質(zhì)酸-明膠/丙烯酰胺雙網(wǎng)絡(luò)水凝膠制備方法的步驟和條件 如以下： (1) 透明質(zhì)酸的改性 a. 稱取質(zhì)量為2g(0.0025m〇L)透明質(zhì)酸，其摩爾數(shù)為，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的透明 質(zhì)酸水溶液，用lm〇L/L鹽酸溶液調(diào)節(jié)透明質(zhì)酸溶液的pH至5. 5,然后在透明質(zhì)酸水溶液中 加入0? 0025moL的I- (3-二甲氛基丙基）乙基碳二亞胺（EDC)和0? 0025moL的N-輕 基琥珀酰亞胺（NHS)，室溫下攪拌20min，然后加入0. 005m〇L的半胱氨酸乙酯鹽酸鹽反應(yīng)6 小時，得到溶液； b. 在步驟（a)得到的溶液中加入0? 015m〇L甲基丙烯酸酐，用10m〇L/L的NaOH溶液調(diào) 節(jié)pH至8. 0,在4°C下反應(yīng)24小時，透析7天，冷凍干燥得到改性透明質(zhì)酸固體； (2) 第一網(wǎng)絡(luò)水凝膠的制備 在步驟（1)中得到的改性透明質(zhì)酸配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2%的水溶液，取IOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù) 為2%的透明質(zhì)酸水溶液和IOmL質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的明膠水溶液混合，并加入與改性透明質(zhì)酸 的質(zhì)量比為2:40的光引發(fā)劑，室溫下避光攪拌20min，用紫外光照射40min形成第一網(wǎng)絡(luò)水 凝膠； (3)