CN103435746B - 一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法。该氨基酸两性离子水凝胶材料是含有环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽进行环氧开环反应的产物，在pH为7左右呈两性离子特征。制备方法是环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽在温度为30℃至150℃，pH为8～14碱性条件下进行环氧开环反应。该氨基酸两性离子水凝胶材料具有亲水性、抗生物粘附特点，可以用作接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物载体或吸水剂。
Description
技术领域
本发明属于功能高分子材料技术领域，具体涉及一种氨基酸两性离子水凝胶材料、制备方法及其应用。
背景技术
水凝胶是含有大量水分子的三维交联网络聚合物材料。聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯是最早的得到医学应用的水凝胶材料，主要用作角膜接触镜材料，具有良好的力学性能、光学性能以及生物相容性。但是这种材料含水量较低，大约为38%，有一定的生物粘附性，佩戴过程中易于形成蛋白、脂质沉积。
水凝胶材料还可以用作创伤覆盖材料，使伤口保持一定湿度，利于伤口愈合。国内外有多种类型的水凝胶创伤覆盖产品，但是由于水凝胶与组织之间有一定的粘性，水凝胶与伤口分离时可能引起疼痛。
水凝胶材料还可以用作保水剂，用于农业等领域。
两性离子与水分子有强烈的相互作用，两性离子单体交联聚合物是新一代水凝胶材料，由于表面电荷为零，含水量高，因此这种水凝胶有良好的抗生物粘附功能，可以用作抗蛋白、脂质沉积的水凝胶接触镜。由于分子中阳离子（季铵盐）与阴离子（磺酸根）距离很近，通过阳离子与阴离子直接相互作用形成内盐结构，阳离子、阴离子分别与水分子之间的相互作用减弱，导致甜菜碱类单体水凝胶的水接触角较高，亲水性不理想，这类单体直接用于制造水凝胶接触镜，表面润湿性能有待改进。如果两性离子单体含量过高，又会导致，导致水凝胶接触镜力学性能下降，没有实用价值。
考虑到许多水凝胶佩戴隐形眼镜者报告佩戴一天后不舒适。与水凝胶隐形眼镜相关的不舒适主要与以下因素有关：表面润湿性、水含量改变或脱水、镜片设计、镜片表面沉积蛋白脂质等。因此，有必要利用新型结构的单体开发表面亲水性更好、力学性能优异的水凝胶材料。
两性离子水凝胶通常是由磺酸型或羧酸型甜菜碱类单体，或磷酸胆碱类单体与其它单体交联聚合得到，这种途径的缺陷是必须合成各种两性离子单体，制备方法复杂，导致两性离子单体价格高，特别是磷酸胆碱类单体非常昂贵。
综上所述，有必要开发新的两性离子水凝胶材料及其制备方法等，克服现有技术缺陷。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法和应用，本发明的水凝胶亲水性好，具有抗生物粘附的功能。可用作接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物释放载体、吸水剂。
技术方案：本发明的一种氨基酸两性离子水凝胶材料是由环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽进行环氧开环反应的产物，在pH为7左右呈两性离子特征：有胺基阳离子或季铵阳离子和羧酸根阴离子。
环氧基的交联聚合物与α-氨基酸的环氧开环反应和水凝胶产物两性离子反应结构式如下：
式中，氨基酸是α-氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸。
所述环氧基的交联聚合物为由环氧基单体、至少一种或一种以上的可聚合单体、至少一种或一种以上单体的交联剂、至少一种自由基引发剂组成的聚合产物；其中环氧单体、可聚合单体、单体的交联剂和自由基引发剂重量比为（1～30）：（70～99）：（0.2～2）：（0.2～2）。
所述环氧基单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯、丙烯酸缩水甘油酯。
所述可聚合单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-乙酸内盐、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-甲基丙烯酸酯氧丙基三（三甲基硅氧基）硅烷、二（三甲基硅氧基）-甲基硅烷基丙氧基甲基丙烯酸甘油酯、两端是丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷或两端是丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷或两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷。
所述单体的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸三缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二缩乙二醇酯、二丙烯酸三缩乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、二甲基丙烯酸甘油酯、二丙烯酸甘油酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或亚甲基双丙烯酰胺。
所述自由基引发剂是偶氮类化合物引发剂、过氧化物引发剂或者紫外光引发剂。
所述含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸或ω-氨基酸。
所述含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸。
所述含有伯胺基或仲胺基的氨基酸酯为α-氨基酸酯、β-氨基酸酯、γ-氨基酸酯或ω-氨基酸酯。
所述含有伯胺基或仲胺基的多肽为二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽或八肽。
所述氨基酸两性离子水凝胶材料还含有调色剂、紫外线吸收剂、着色剂、抗微生物剂中的一种或多种。
所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料的制备方法，环氧基的交联聚合物浸泡于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽的溶液中，在温度为30℃至150℃，pH为8～14碱性条件下进行环氧开环反应0.5小时至3天，然后调节pH为5～7，得到氨基酸两性离子水凝胶材料。
所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料的制备方法，环氧基的交联聚合物浸泡于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽的溶液中，在温度为30℃至150℃，pH为8～14碱性条件下进行环氧开环反应0.5小时至3天，然后调节pH为5～7，得到氨基酸两性离子水凝胶材料，或者进一步通过与碘代甲烷反应得到甲基化氨基酸两性离子水凝胶材料。所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料的应用，该氨基酸两性离子水凝胶材料可用于制作接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物释放载体或吸水剂。
有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下优点：
（1）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料是氨基酸或多肽的胺基与交联聚合物的环氧基开环反应得到。
（2）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料在pH为7左右中性条件下呈两性离子特征。
（3）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料具有亲水性和抗生物粘附特点。
（4）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料具有抗脱水性的特点。
（5）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料制备方法工艺简单。
（6）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料制备方法利用氨基酸两性离子的特点，发展新型两性离子水凝胶材料。
（7）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料可以用作接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物释放载体、吸水剂。
（8）本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料是丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸或谷氨酸的胺基与交联聚合物的环氧基开环反应得到，利用丝氨酸、苏氨酸的羟基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的亲水性和反应性，利用丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸的烷基或芳基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的疏水性，利用酪氨酸的酚羟基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料可交联性，利用精氨酸的胍基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更强的正电性，利用天冬氨酸或谷氨酸的的羧酸根取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更强的负电性，利用天冬酰胺、谷氨酰胺的酰胺取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的亲水性，利用半胱氨酸的巯基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的反应性。
具体实施方式
本发明提供独特的氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法。
本发明的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，其特征是含有环氧基的交联聚合物与氨基酸或多肽的伯胺基或仲胺基进行环氧开环反应的产物，在pH为7左右含有胺基阳离子或季铵阳离子和羧酸根阴离子。交联聚合物含有由（甲基）丙烯酸缩水甘油酯、至少一种或一种以上的可聚合单体、至少一种或一种以上单体的交联剂、至少一种自由基引发剂组成的可聚合组合物的聚合产物。其中，可聚合单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-乙酸内盐、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-甲基丙烯酸酯氧丙基三（三甲基硅氧基）硅烷、二（三甲基硅氧基）-甲基硅烷基丙氧基甲基丙烯酸甘油酯、两端是丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷或两端是丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷或两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷中的一种或多种。交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸三缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二缩乙二醇酯、二丙烯酸三缩乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、二甲基丙烯酸甘油酯、二丙烯酸甘油酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或亚甲基双丙烯酰胺。自由基引发剂是偶氮类化合物引发剂、过氧化物引发剂或者紫外光引发剂。
上述氨基酸是一端为伯胺基或仲胺基另一端为羧基的α-、β-、γ-、ω-氨基酸，氨基酸酯是一端为伯氨基或仲氨基另一端为酯基的α-、β-、γ-、ω-氨基酸酯。多肽是一端为伯胺基或仲胺基另一端为羧基的二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽、八肽。
含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸。
该氨基酸两性离子水凝胶材料还可以含有调色剂、紫外线吸收剂、着色剂、抗微生物剂中的一种或多种。
氨基酸两性离子水凝胶材料的制备方法是：（甲基）丙烯酸缩水甘油酯、至少一种或一种以上的可聚合单体、至少一种或一种以上单体的交联剂、至少一种自由基引发剂组成的可聚合组合物在紫外光引发或热引发条件下聚合得到交联聚合产物，将聚合产物浸泡于含有氨基酸或多肽的溶液中，进一步与氨基酸或多肽的一端伯胺基或仲胺基在pH为8～14碱性条件下进行环氧开环反应，温度为30℃至150℃条件下反应0.5小时至3天，得到水凝胶材料，然后调节pH为7左右，得到两性离子水凝胶材料。或者进一步通过与碘代甲烷反应得到甲基化氨基酸两性离子水凝胶材料。
环氧基的交联聚合物与α-氨基酸的环氧开环反应和水凝胶产物两性离子反应结构式如下：
式中，氨基酸是α-氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸。
本发明的氨基酸两性离子水凝胶材料是丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸或谷氨酸的胺基与交联聚合物的环氧基开环反应得到，利用丝氨酸、苏氨酸的羟基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的亲水性和反应性，利用丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、苯丙氨酸的烷基或芳基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的疏水性，利用酪氨酸的酚羟基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料可交联性，利用精氨酸的胍基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更强的正电性，利用天冬氨酸或谷氨酸的的羧酸根取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更强的负电性，利用天冬酰胺、谷氨酰胺的酰胺取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的亲水性，利用半胱氨酸的巯基取代基赋予氨基酸两性离子水凝胶材料更好的反应性。
该水凝胶材料在中性条件下为两性离子水凝胶，具有亲水性、抗生物粘附特点。
该氨基酸两性离子水凝胶材料可以用于但不限于接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物释放载体、吸水剂。
本发明的一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法，相关参数的测量按照如下方法：
1.含水量
将水凝胶浸泡在预置溶液中至达到溶胀平衡，然后取出用滤纸吸干表面的水分并称重。
EWC（平衡含水量）=(We-Wd)/We×100%
其中，We：溶胀平衡时凝胶质量；Wd：干凝胶质量。
将样品常温置于生理盐水24小时以上，使其充分吸水至饱和。测试时用纸巾蘸去样品表面的自由水，称取样品湿重；之后放入烘箱中充分干燥；测量失水后的样品，记为干重。比较湿重与干重，即可得到样品的溶胀率。
2.亲水性
测试时用纸巾蘸去样品表面的自由水。将样品平置于测试平台的玻璃基底上，用微量自动进样器朝样品滴一滴水（约50μL），静置1min至液滴在样品表面铺展平衡后，利用成像系统拍摄水滴形态照片，之后利用量角法测试样品表面静态水接触角。每个样品取不同位置测试3次，最终结果取平均值。
3.透光率
透光率测试使用紫外、可见分光光度计，测试时样品浸入含有蒸馏水的比色皿中，紧贴比色皿内壁。扫描范围为200-800nm，扫描宽度为0.5nm。
4.抗蛋白沉积
将水凝胶膜(1.5cm×1.5cm)在pH7.4的PBS溶液中浸泡饱和24h，然后移入5ml牛血清蛋白溶液中（蛋白质浓度为5.00mg/ml），37℃放置24小时，表面吸附了蛋白质的材料在pH7.4的PBS溶液漂洗三次，每次10分钟，以除去表面未吸附的蛋白质，然后将材料浸泡在5ml含1%SDS的溶液中，震荡4小时，使材料表面吸附的蛋白质完全脱落下来进入溶液中。
在酶标仪上测试溶液在570nm处的吸光度，溶液中蛋白质浓度根据标准曲线计算，进而计算得知材料表面吸附蛋白质的量。
实施例
实例1
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，1克甲基丙烯酸缩水甘油酯，0.015克二甲基丙烯酸乙二醇酯，0.015克引发剂烷基芳基酮Darocur-1173，混合均匀，注入模具中，用紫外光固化，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。材料光学透明，含水量25%，杨氏模量1.4MPa，水接触角78度，蛋白吸附量80μg/cm2,RPD10为35%。
实例2
将实施例1中的环氧水凝胶2克置于浓度为10%的甘氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至40℃，反应24小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到甘氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量60%，水接触角35度，蛋白吸附量19μg/cm2。
实例3
将实施例1中的环氧水凝胶2克置于浓度为5%的L-丙氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为10，加热至48℃，反应24小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到L-丙氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量56%，水接触角35度，蛋白吸附量21μg/cm2。
实例4
将实施例1中的环氧水凝胶2克置于浓度为20%的天冬氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为9，加热至50℃，反应48小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到天冬氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量65%，水接触角30度，蛋白吸附量19μg/cm2。
实例5
将实施例1中的环氧水凝胶2克置于浓度为10%的L-赖氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为9，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到赖氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量60%，水接触角40度，蛋白吸附量25μg/cm2。
实例6
2克甲基丙烯酸-2-羟丙酯，0.5克甲基丙烯酸缩水甘油酯，0.03克二甲基丙烯酸乙二醇酯，0.015克引发剂烷基芳基酮Darocur-1173，混合均匀，注入接触镜模具中，用紫外光固化，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。材料光学透明，含水量33%，水接触角68度，蛋白吸附量60μg/cm2。
实例7
将实施例6中的环氧水凝胶置于浓度为3%的L-丝氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到丝氨酸两性离子水凝胶接触镜。材料光学透明，含水量48%，水接触角50度，蛋白吸附量30μg/cm2。
实例8
将实施例6中的环氧水凝胶置于浓度为5%的L-半胱氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到半胱丝氨酸两性离子水凝胶接触镜。材料光学透明，含水量50%，水接触角50度，蛋白吸附量35μg/cm2。
实例9
将实施例6中的环氧水凝胶置于浓度为5%的β-氨基丙酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到β-氨基丙酸两性离子水凝胶接触镜。材料光学透明，含水量45%，水接触角45度，蛋白吸附量30μg/cm2。
实例10
将实施例6中的环氧水凝胶置于浓度为5%的4-氨基丁酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到4-氨基丁酸两性离子水凝胶接触镜。材料光学透明，含水量45%，水接触角50度，蛋白吸附量35μg/cm2。
实例11
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.1克丙烯酸缩水甘油酯，0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。材料光学透明，含水量36%，水接触角65度，蛋白吸附量65μg/cm2。
实例12
将实施例11中的环氧水凝胶2克置于浓度为3%的4-氨基丁酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到4-氨基丁酸两性离子水凝胶材料，消毒后可以用于创伤覆盖材料。材料光学透明，含水量40%，水接触角58度，蛋白吸附量46μg/cm2。
实例13
将实施例11中的环氧水凝胶2克置于浓度为3%的L-丝氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到丝氨酸两性离子水凝胶材料，消毒后可以用于创伤覆盖材料。材料光学透明，含水量43%，水接触角55度，蛋白吸附量35μg/cm2。
实例14
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。材料光学透明，含水量43%，水接触角60度，蛋白吸附量55μg/cm2。
实例15
将实施例14中的环氧水凝胶2克置于浓度为3%的L-丝氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到丝氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量47%，水接触角50度，蛋白吸附量45μg/cm2。
实例16
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,1克3-甲基丙烯酸酯氧丙基三（三甲基硅氧基）硅烷，0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。材料光学透明，含水量34%，水接触角90度，蛋白吸附量98μg/cm2。
实例17
将实施例16中的环氧硅水凝胶2克置于浓度为3%的L-丝氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应72小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到丝氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量40%，水接触角65度，蛋白吸附量60μg/cm2。
实例18
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.5克两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚二甲基硅氧烷（分子量5000），1克3-甲基丙烯酸酯氧丙基三（三甲基硅氧基）硅烷，0.015克二甲基丙烯酸三缩乙二醇酯，0.015克引发剂烷基芳基酮Darocur-1173，0.001克蓝色染料，混合均匀，注入模具中，紫外光100℃固化1小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧硅水凝胶。材料光学透明，含水量32%，水接触角90度，蛋白吸附量90μg/cm2。
实例19
将实施例18中的环氧硅水凝胶2克置于浓度为3%的L-丝氨酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应72小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到丝氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量42，水接触角60度，蛋白吸附量57μg/cm2。
实例20
将实施例18中的环氧硅水凝胶2克置于浓度为3%的甘-丙二肽溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应72小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量42，水接触角50度，蛋白吸附量50g/μcm2。将材料干燥后得到制品，该制品用作吸水剂，吸水量达到70%。
实例21
将实施例18中的环氧水凝胶2克置于浓度为10%的甘氨酸甲酯溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为9，加热至40℃，反应24小时，然后用水洗，并进一步在pH为13条件下碱水解后，浸泡于pH为7的缓冲液中，得到甘氨酸两性离子水凝胶材料。材料光学透明，含水量60%，水接触角35度，蛋白吸附量19μg/cm2。该水凝胶材料用含有1%镇痛药芬太尼的溶液浸泡，得到具有缓释、镇痛功能的水凝胶创伤覆盖材料。
实例22
将实施例6中的环氧水凝胶置于浓度为5%的氨基丙酸溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应12小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到氨基丙酸两性离子水凝胶接触镜。该水凝胶接触镜用含有3%葛根素的溶液浸泡6小时，得到具有缓释治疗青光眼功能的水凝胶接触镜。
实例23
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.05克N-羟甲基丙烯酰胺，0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例24
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.05克2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例25
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.05克二（三甲基硅氧基）-甲基硅烷基丙氧基甲基丙烯酸甘油酯、0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例26
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.05克两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷（平均分子量3000），0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例27
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克甲基丙烯酸-2-羟异丙酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.05两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷，0.015克二丙烯酸三缩乙二醇酯，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例28
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.015克三甲基丙烯酸甘油酯，0.01克引发剂偶氮二异丁腈，0.01克过氧化苯甲酰，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例29
2克甲基丙烯酸-β-羟乙酯，0.15克丙烯酸缩水甘油酯,0.05克N，N-二甲基（甲基丙烯酰氧乙基）铵基丙磺酸内盐，0.010克二甲基丙烯酸乙二醇酯，0.005克亚甲基双丙烯酰胺，0.03克引发剂偶氮二异丁腈，混合均匀，注入模具中，加热100℃固化6小时，脱模，浸泡洗涤，置于生理盐水中得到环氧水凝胶。
实例30
将实施例23-29中的环氧水凝胶2克置于浓度为3%的谷胱甘肽水溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为13，加热至50℃，反应72小时，然后用水洗，并浸泡于pH为7的缓冲液中，得到两性离子水凝胶材料。材料光学透明，用作接触镜。
实例31
将实施例29中的环氧水凝胶2克置于浓度为5%的八肽水溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为10，加热至40℃，反应24小时，然后用水洗，浸泡于pH为7的缓冲液中，得到表面结合八肽的两性离子水凝胶材料。
实例32
将实施例29中的环氧水凝胶2克置于浓度为5%的六肽水溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为11，加热至40℃，反应24小时，然后用水洗，浸泡于pH为7的缓冲液中，得到表面结合六肽的两性离子水凝胶材料。
实例33
将实施例29中的环氧水凝胶2克置于浓度为5%的丙氨酸水溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为11，加热至40℃，反应24小时，然后用水洗，进一步在甲醇中与碘甲烷反应6小时，产物置于pH为7的缓冲液中，得到甲基化的氨基酸两性离子水凝胶材料，用作接触镜。
实例34
将实施例28中的环氧水凝胶2克置于浓度为5%的丝氨酸水溶液中，加入氢氧化钠溶液调节pH为11，加热至40℃，反应24小时，然后用水洗，进一步在甲醇中与碘甲烷反应3小时，产物置于pH为7的缓冲液中，得到甲基化的氨基酸两性离子水凝胶材料，用作接触镜。
Claims (9)
1.一种氨基酸两性离子水凝胶材料，其特征是该氨基酸两性离子水凝胶材料是由环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽进行环氧开环反应的产物；所述环氧基的交联聚合物为由环氧基单体、至少一种或一种以上的可聚合单体、至少一种或一种以上单体的交联剂、至少一种自由基引发剂组成的聚合产物；其中环氧单体、可聚合单体、单体的交联剂和自由基引发剂重量比为(1～30)：(70～99)：(0.2～2)：(0.2～2)。
2.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于环氧基单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯；自由基引发剂是偶氮类化合物引发剂、过氧化物引发剂或者紫外光引发剂。
3.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于可聚合单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐、N,N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-乙酸内盐、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-甲基丙烯酸酯氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、二(三甲基硅氧基)-甲基硅烷基丙氧基甲基丙烯酸甘油酯、两端是丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷或两端是丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷或两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷。
4.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于单体的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸三缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二缩乙二醇酯、二丙烯酸三缩乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、二甲基丙烯酸甘油酯、二丙烯酸甘油酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或亚甲基双丙烯酰胺。
5.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为α-氨基酸、β-氨基酸、γ-氨基酸或ω-氨基酸；含有伯胺基或仲胺基的氨基酸酯为α-氨基酸酯、β-氨基酸酯、γ-氨基酸酯或ω-氨基酸酯。
6.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸。
7.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于含有伯胺基或仲胺基的多肽为二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽或八肽。
8.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于氨基酸两性离子水凝胶材料还含有调色剂、紫外线吸收剂、着色剂、抗微生物剂中的一种或多种。
9.一种如权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料的制备方法，其特征是：环氧基的交联聚合物浸泡于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽的溶液中，在温度为30℃至150℃，pH为8～14碱性条件下进行环氧开环反应0.5小时至3天，然后调节pH为5～7，得到氨基酸两性离子水凝胶材料，或者进一步与碘代甲烷反应得到甲基化氨基酸两性离子水凝胶材料。
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