一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物/海藻酸復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及高分子材料技術領域，特別涉及一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))/海藻酸(SA)復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠的制備方法。具體是應用包結絡合作用及離子交聯(lián)形成的光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠。
【背景技術】
[0002]水凝膠因具有與活體組織類似的多孔彈性水合網(wǎng)絡，且有利于氧、營養(yǎng)物質和代謝廢物在其中的傳輸，可為細胞粘附、增殖和分化提供理想的三維微環(huán)境。目前水凝膠已廣泛用于藥物或蛋白輸送、組織工程、體外細胞三維培養(yǎng)等生物醫(yī)學研究領域。制備水凝膠的交聯(lián)方法主要包括物理交聯(lián)和化學交聯(lián)兩種。其中物理交聯(lián)方法的優(yōu)勢在于工藝簡單，不引入有毒成分的引發(fā)劑、交聯(lián)劑等，劣勢在于形成水凝膠強度不夠高。為提高水凝膠的力學性能，出現(xiàn)了如雙交聯(lián)網(wǎng)絡結構水凝膠、互穿網(wǎng)絡水凝膠、納米復合凝膠和拓撲水凝膠等的研究。其中雙交聯(lián)網(wǎng)絡結構水凝膠發(fā)展重點集中在于利用常規(guī)原料，簡單的方法制備出高含水率、高強度的雙網(wǎng)絡水凝膠。
[0003]智能型水凝膠是一類對外界刺激能產生敏感響應的水凝膠，外界刺激可以是溫度、PH值、鹽濃度、光、化學物質等。根據(jù)對外界刺激的響應情況，智能型水凝膠分為:溫度響應性水凝膠、pH-響應性水凝膠、光響應性水凝膠、壓力響應性水凝膠、生物分子響應性水凝膠、電場響應性水凝膠等。由于智能型水凝膠的獨特響應性，在化學轉換器、記憶元件開關、傳感器、人造肌肉、化學存儲器、分子分離體系、活性酶的固定、組織工程、藥物載體等方面具有很好的應用前景。其中光響應性水凝膠是一類在光作用下能迅速發(fā)生化學或物理變化而做出響應的智能型高分子材料。通常情況下，光響應高分子凝膠由于光輻射(光刺激)而發(fā)生體積相轉變。如在紫外光輻射時，凝膠網(wǎng)絡中的光敏感基團發(fā)生光異構化、光解離，因基團構象和偶極矩的變化可使凝膠發(fā)生溶脹。
[0004]因此，從生物醫(yī)學領域應用角度考慮，研制出具有高含水率、高強度的、制備方法簡單、低溶脹的智能型水凝膠是十分重要的。

【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))/海藻酸(SA)復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠及其制備方法，以解決現(xiàn)有技術中水凝膠合成步驟復雜，強度低，生物相容性差等缺陷。
[0006]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術方案為:
[0007]一種基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物/海藻酸復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠，其為3D網(wǎng)狀結構，由含有P(MVE-alt-MA)-g-f3-CD，海藻酸鈉(SA)和乳酸鈉的溶液逐滴加入到含有P(MVE-alt-MA)-g-azo和氯化亞鐵(FeCl2)溶液并暴露在空氣中，溶液中P(MVE-alt-MA)通過β-⑶和azo間包結絡合作用交聯(lián)，海藻酸鈉通過Fe2+被空氣氧化成的Fe3+交聯(lián)，得到P(MVE_alt-MA)/SA復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠;所述接枝聚合物P(MVE-alt-MA)-g-13-CD是以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)為催化劑，將6-乙一■胺-β_環(huán)糊精和P(MVE-alt-MA)進彳丁接枝反應得到;所述P(MVE-alt-MA)-g-azo是以1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)為催化劑，將對氨基偶氮苯(azo)和P(MVE-alt-MA)進行接枝反應得到。
[0008]一種制備基于甲基乙烯基醚馬來酸共聚物/海藻酸復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠的方法，:包括如下步驟:
[0009]步驟一、制備接枝聚合物P(MVE-alt-MA)-g-13-CD:將甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))的N，N-二甲基甲酰胺溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)，室溫避光條件下攪拌均勻，再逐滴加入6-乙二胺-
環(huán)糊精的N，N-二甲基甲酰胺溶液，在N2氛圍及25°C?60°C條件下攪拌反應，結束后旋轉蒸發(fā)除去溶劑后，溶于水，透析3天?7天，凍干，得到接枝聚合物P(MVE-al t-MA)-g-β-⑶；[00?0] 步驟二、制備接枝聚合物P(MVE-alt-MA)-g_azo:將甲基乙稀基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))的N，N-二甲基甲酰胺溶液中加入1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)，室溫避光條件下攪拌均勻，再逐滴加入對氨基偶氮苯(azo)的N，N-二甲基甲酰胺溶液，在25°C?60°C條件下攪拌反應，結束后旋轉蒸發(fā)除去溶劑后，溶于水，透析3天?7天，得到接枝聚合物P(MVE-alt-MA)-g-azo ；
[0011]步驟三、含有P(MVE-alt-MA)-g-13_CD，海藻酸鈉(SA)和乳酸鈉的溶液逐滴加入到含有P(MVE-alt-MA)-g-azo和氯化亞鐵(FeCl2)的溶液并暴露在空氣中3-24h得到P(MVE-alt-MA) /SA復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠。
[0012]進一步的，步驟一中，所述6-乙二胺-β-環(huán)糊精的N，N_二甲基甲酰胺溶液和甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))的N，N-二甲基甲酰胺溶液的濃度均為0.02g/ml?
0.lg/mlο
[0013]進一步的，步驟二中，所述甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))的N，N-二甲基甲酰胺溶液和對氨基偶氮苯(azo)的N，N-二甲基甲酰胺溶液的濃度均為0.02g/ml?0.lg/mlο
[0014]進一步的，所述甲基乙烯基醚馬來酸共聚物的數(shù)均分子量為80000?311000。
[0015]進一步的，步驟一中，甲基乙烯基醚馬來酸共聚物中的酸酐單元和6-乙二胺-β-環(huán)糊精的摩爾比為20?5:1; 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)的摩爾比為0.5:1?1:1.5; 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)的總量與甲基乙烯基醚馬來酸共聚物的摩爾比為1:50?2。
[0016]進一步的，步驟二中，甲基乙烯基醚馬來酸共聚物中的酸酐單元和對氨基偶氮苯(azo)的摩爾比為10:1?2:1; 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)的摩爾比為0.5:1?1:1.5; 1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亞胺鹽酸鹽(EDC)和N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)總量與聚甲基乙烯基醚共聚馬來酸的摩爾比為1:50?2。
[0017]進一步的，步驟一和步驟二的反應時間均為8h?36h。
[0018]進一步的，步驟三中，P(MVE-alt-MA)-g-0-CD溶液和P(MVE-alt-MA)-g_azo溶液的濃度均為0.05g/mL?0.15g/mL，海藻酸鈉的質量分數(shù)為1%?10%，乳酸鈉濃度為10?20mM，氯化亞鐵濃度為 10 ?3OmM;P(MVE-alt-MA)-g-0-CD 和 P(MVE-alt-MA)-g-Azo 活性基團摩爾比為1:3?3:1。
[0019]有益效果:本發(fā)明具有以下優(yōu)點:
[0020]1、本發(fā)明原料廉價，合成路線簡單，周期短，無污染，適用于大規(guī)模生產。
[0021]2、本發(fā)明水凝膠為物理型水凝膠，不引入化學引發(fā)劑，交聯(lián)劑等化學因子，有益于水凝膠在生物醫(yī)學中的實際應用。
[0022]3、水凝膠作為組織工程支架材料既需要材料具有良好的生物相容性和生物活性，又需要具有一定的力學性能。單一材料構建的組織工程支架往往無法同時滿足這些要求。本發(fā)明通過將人工合成聚合物P(MVE-alt-MA)與海藻酸鈉間不同反應比例復合，易于得到同時滿足材料需求的力學強度和良好生物活性等。
[0023]4、本發(fā)明水凝膠，在紫外光照射條件下，凝膠轉化為溶膠，對光具有良好的響應性，可應用于藥物控釋及細胞3D培養(yǎng)載體。
【附圖說明】
[0024]圖1是實施例2獲得的基于P(MVE-alt_MA)/SA復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠的掃描電鏡圖。
[0025]圖2是實施例2制備的基于P(MVE-alt_MA)/SA復合光敏感雙網(wǎng)絡水凝膠在紫外光照條件下的相轉化照片。
【具體實施方式】
[0026]下面結合【具體實施方式】對本發(fā)明作更進一步的說明。
[0027]甲基乙烯基醚馬來酸共聚物(P(MVE-alt-MA))是對人體和動物無毒無害的高分子材料，具有良好親水性、化學穩(wěn)定性、生物相容性、生物黏附性的多元羧酸聚合物而被廣泛應用于生物技術、藥理學及保健應用。如作為穩(wěn)定劑，增塑劑，粘合劑和緩釋劑等。P(MVE-alt-MA)的微陣列結構能夠支持人多能干細胞(hPSCs)(HUES I，HUES9和iPSCs)的黏附，增殖和自我更新。在P(MVE-alt-MA)上培養(yǎng)的人多能干細胞hPSCs能維持其特征形貌，表達了高水平多能性標記物和保持正常的染色質組型?；谠摼酆衔?