CN110845742A - 水凝胶基材及其制备方法和在生物医用领域的应用 - Google Patents

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Abstract

本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种水凝胶基材及其制备方法和在生物医用领域的应用。该基材克服传统基材粘附力弱，难以保存等问题，并且通过改变凝胶成分以及结构可以实现制备不同力学行为与粘附力的水凝胶基材，达到匹配不同创伤对基材粘附力的需求。而且本发明水凝胶基材的粘附速度快，并且透明的基材材料可以直接观察伤口愈合情况，并且利用水可以温和地使基材与创伤实现分离，不会对伤口造成二次损伤。本发明的水凝胶基材引入保水剂小分子。相对于传统基材，其易于保存，在外用的情况下也不易发生失水导致基材粘附力的降低。该类型基材工艺简单，易于生产，在普通创伤、糖尿病溃疡等领域具有广阔的应用前景。

Description

水凝胶基材及其制备方法和在生物医用领域的应用
技术领域
本发明属于生物医用材料技术领域，具体涉及一种水凝胶基材及其制备方法和在生物医用领域的应用。
背景技术
水凝胶是一种富含水的柔性材料。由于其与天然组织非常接近，已被广泛地应用于生物医用、组织工程以及再生医学等领域。例如，受虾壳结构以及生物体内矿化过程的启发，利用高分子材料模拟制备了具有高灵敏度的生物相容性水凝胶传感器；利用水凝胶含有大量水以及可以长时间停留在特定部位的特性，水凝胶可被广泛用作药物缓释材料；利用水凝胶可以提供水分、促进伤口愈合、清除坏死组织、含水量高的凝胶可以降低伤口温度、缓解疼痛的特性，水凝胶可以作为伤口敷料。上述应用中都需要水凝胶材料与生物组织进行很好的粘附，但目前大部分医用水凝胶缺乏粘附力，需要医学胶带等材料进行辅助粘附，少量具有粘附的水凝胶材料粘附力弱，不能稳定地粘附在组织表面。除此之外，水凝胶暴露在外界环境中很容易失水进而影响其自身特有的性质。因此，制备具有良好保水性能以及粘附力的水凝胶基材对于其应用到生物医学领域具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有组织粘附性的水凝胶基材及其制备方法与在生物医用领域的应用。该水凝胶基材克服传统水凝胶粘附力弱，难以保存等问题，并且通过结构设计可以制备具有不同力学行为与粘附力的水凝胶基材，可以匹配不同组织结构对粘附力的要求。并且利用水可以温和地使水凝胶基材与生物组织实现分离，不会对生物组织造成二次损伤。该类型水凝胶基材在伤口敷料、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
本发明提供一种水凝胶基材，该水凝胶基材的主体为水，还包括交联的高分子网络和穿梭在交联的高分子网络中的自由的高分子链。
根据本发明，形成所述交联的高分子网络的活性单体选自带有氨基、羧基、亚胺基或磺酸基等至少一种活性基团的可聚合单体中的一种、两种或更多种；例如选自丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、对苯乙烯磺酸钠等中的一种、两种或更多种。
根据本发明，形成所述交联的高分子网络的交联剂选自水溶性交联剂，例如选自乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺中的一种、两种或三种；例如选自N,N’-亚甲基双丙烯酰胺。
根据本发明，所述交联剂与活性单体的摩尔百分比为0.01％～0.5％，优选为0.05％～0.3％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％。
根据本发明，所述高分子链的高分子选自侧链和/或端基含可与生物组织形成相互作用的聚合物等中的一种、两种或更多种；优选为侧链带氨基、亚胺基、磺酸基、羧基的聚合物等中的一种、两种或更多种；例如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚对苯乙烯磺酸钠等中的一种、两种或更多种。
本发明对所述高分子链的高分子的分子量不做限制，例如1000-500000，优选为5000-100000，例如具体为5000、70000、100000。
根据本发明，所述活性单体与所述高分子链的高分子的质量比为(0.1:1)～(5:1)，优选为(0.5:1)～(2:1)，例如1:1。
根据本发明，所述活性单体与所述高分子链的高分子可以进行任意组合，例如，活性单体采用N,N-二甲基丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；活性单体采用丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；活性单体采用丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚乙烯亚胺；活性单体采用丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸钠；活性单体采用对苯乙烯磺酸钠，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；活性单体采用丙烯酸，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；或者，活性单体采用丙烯酸钠，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸。
根据本发明，所述水凝胶基材中还含有保水剂。
其中，所述保水剂选自可与水分子形成强相互作用的化合物，例如选自可与水分子形成氢键作用的小分子化合物；例如选自多元醇，具体如丙三醇和/或乙二醇。
其中，所述保水剂与水的体积百分比为1％～67％，优选为5％～54％。
本发明还提供上述水凝胶基材的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：
水、活性单体、活性聚合物、交联剂和引发剂进行反应，得到水凝胶基材；其中，所述活性聚合物形成所述高分子链，所述活性单体通过交联剂形成所述交联的高分子网络。
根据本发明，反应原料中还包括保水剂。
根据本发明，所述活性单体、活性聚合物(即所述高分子链的高分子)、交联剂、保水剂具有上文所述的定义。
其中，所述引发剂选自水溶性引发剂；例如选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐、偶氮二异丁腈中的一种、两种或更多种；具体如过硫酸铵。
根据本发明，所述活性单体与活性聚合物的质量比为(0.1:1)～(5:1)，优选为(0.5:1)～(2:1)，例如1:1。
其中，所述交联剂与活性单体的摩尔百分比为0.01％～0.5％，优选为0.05％～0.3％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％。
其中，所述引发剂与活性单体的摩尔百分比为0.01％～0.6％，优选为0.05％～0.4％，例如0.05％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％、0.35％、0.4％。
其中，保水剂与水的体积百分比为1％～67％，优选为5％～54％。
根据本发明，所述反应可以在惰性气体保护下进行。
根据本发明，所述反应可以通过热引发或者紫外引发的方式引发；
热引发反应是指在加热的条件下引发反应，引发反应的温度(即反应温度)可以为40-100℃，优选为60-80℃，例如70℃；
紫外引发反应是指在紫外灯照的条件下引发反应；本发明对紫外灯照的功率没有限制，紫外灯照的功率例如选自1-3kW，例如1.6kW。
所述反应的时间可以为1-25h，优选为2-24h，例如2h、24h。
所述反应可以在密闭容器中进行；优选地，可以根据所需产品的形状选择在密闭模具中进行反应。
本发明还提供上述水凝胶基材的应用，所述水凝胶基材具有组织粘附性，可应用于生物医药领域；
优选地，所述水凝胶基材可作为药物缓释材料或伤口敷料或生物传感器等。
优选地，所述伤口敷料包括普通创伤敷料或糖尿病溃疡敷料等。
本发明的有益效果：
1.本发明的水凝胶基材由于引入交联网络与自由高分子链的复合结构，相对于单一的共价交联网络，其具有更好的力学行为以及粘附力。因此，一方面，水凝胶基材良好的粘附力可以紧紧贴合创伤处，阻止外界对创伤愈合产生干扰。另一方面，水凝胶基材良好的力学行为可以随创伤处肌肉活动发生形变，并且不需要无纺布等进行辅助支撑。而且，基材具有透明的性质，可直接观察创伤愈合情况。解决传统水凝胶材料粘附力差，以及需要医学胶带辅助导致无法观测伤口愈合情况等问题。
2.本发明水凝胶基材的结构网络交联度以及活性聚合物的分子量可以进行调节，因此基材的力学行为以及粘附力可控，相对于传统基材，其可以满足不同创伤对基材粘附力以及形变能力的要求。
3.本发明的水凝胶基材采用非共价键的形式与组织进行相互作用，因此基材的粘附速度快；而且本发明的水凝胶基材易于脱离，使用水便可以温和地使基材与创伤实现分离，相对于传统基材，其不易对伤口造成二次损伤。
4.本发明的水凝胶基材引入保水剂小分子，其可以与水形成氢键作用，降低基材内的混合溶液的饱和蒸气压，减少混合溶液的挥发。相对于传统基材，其易于保存，在外用的情况下也不易发生失水导致基材粘附力的降低。
附图说明
图1为实施例1中制备的生物医用水凝胶基材的压缩应力-应变曲线。
图2为实施例1中制备的生物医用水凝胶基材的拉伸应力-拉伸率曲线。
图3为实施例2-4中制得的生物医用水凝胶基材在铁片、铝片以及玻璃表面的粘附强度。从粘附强度数据可以看出，通过改变基材的组成可以制备不同粘附强度的水凝胶基材。
图4为实施例2-4中制得的生物医用水凝胶基材的压缩行为，从压缩应力-应变曲线可以看出，通过改变基材的组成可以制备具有良好压缩率且不同压缩模量的水凝胶基材。
图5为实施例2-4中制得的生物医用水凝胶基材的拉伸行为，从拉伸应力-拉伸率曲线可以看出，通过改变基材的组成可以制备不同拉伸模量以及拉伸率的水凝胶基材。
图6为实施例3中制得的生物医用水凝胶基材在外界环境中的保水情况以及粘附强度的变化情况。从实验数据可以看出，引入保水剂的水凝胶基材具有良好的抗失水性能。其在25℃、20％湿度的情况下，一周后质量损失率仅为30％。除此之外，基材在暴露放置一周后仍可以保持原始粘附强度的82％。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外，应理解，在阅读了本发明所记载的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本发明所限定的范围。
除非另有说明，以下实施例中使用的原料和试剂均为市售商品，或者可以通过已知方法制备。
实施例1
将12gN,N-二甲基丙烯酰胺，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
以铝板来测试水凝胶基材的粘附力。在万能材料试验机测得该水凝胶基材在铝板上粘结强度为56±8kPa。
在特定模具中制成长条形基材并在万能材料试验机测试其力学行为，其压缩模量为2.0±0.2kPa，压缩形变可达70％(见图1)。其拉伸模量为11.1±2.0kPa，拉伸率达到5倍(见图2)。
实施例2
将12g丙烯酰胺，20mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
以铝板、铁片以及玻璃板来测试基材的粘附力。在万能材料试验机测得该水凝胶基材在铝板上粘结强度为73±4kPa，在铁板上粘结强度为83±3kPa，在玻璃上粘结强度为96±3kPa(见图3中AG-1)。
在特定模具中制成长条形基材并在万能材料试验机测试其力学行为，其压缩模量为3.8±0.5kPa，压缩形变可达90％(见图4中AG-1)。其拉伸模量为11.1±0.4kPa，拉伸率达到10.5倍(见图5中AG-1)。
实施例3
将12g丙烯酰胺，30mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
以铝板、铁片以及玻璃板来测试基材的粘附力。在万能材料试验机测得该水凝胶基材在铝板上粘结强度为72±3kPa，在铁板上粘结强度为82±5kPa，在玻璃上粘结强度为83±9kPa(见图3中AG-2)。
在特定模具中制成长条形基材并在万能材料试验机测试其力学行为，其压缩模量为4.9±0.3kPa，压缩形变可达90％(见图4中AG-2)。其拉伸模量为20.1±0.7kPa，拉伸率达到7倍(见图5中AG-2)。
在完全暴露在25℃，20％湿度的环境内测试水凝胶基材的保水性能以及其粘附力变化。通过引入保水剂，基材失水速度明显小于未引入保水剂的基材(见图6中AG与AG无保水剂)，并在两天后基材含水量保持稳定，一周后失水率仅为30％。粘附力并没有发生大幅下降，一周后仍保持原始粘附力的82％(见图6中AG粘附强度)。而未引入保水剂的基材逐渐变干而丧失粘附力。
实施例4
将12g丙烯酰胺，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
以铝板、铁片以及玻璃板来测试基材的粘附力。在万能材料试验机测得该水凝胶基材在铝板上粘结强度为59±2kPa，在铁板上粘结强度为59±1kPa，在玻璃上粘结强度为57±2kPa(见图3中AG-3)。
在特定模具中制成长条形基材并在万能材料试验机测试其力学行为，其压缩模量为8.7±0.3kPa，压缩形变可达90％(见图4中AG-3)。其拉伸模量为21.7±0.4kPa，拉伸率达到3倍(见图5中AG-3)。
实施例5
将12g丙烯酰胺，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及紫外灯照(1.6kW)的环境下反应2h即可得生物医用水凝胶基材。
实施例6
将12g丙烯酰胺，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝100000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
以铝板、铁片以及玻璃板来测试基材的粘附力。在万能材料试验机测得该水凝胶基材在铝板上粘结强度为50±3kPa，在铁板上粘结强度为51±2kPa，在玻璃上粘结强度为50±6kPa。
在特定模具中制成长条形基材并在万能材料试验机测试其力学行为，其压缩模量为13.9±1.1kPa，压缩形变可达90％。其拉伸模量为22.8±2.8kPa，拉伸率达到2.8倍。
实施例7
将12g丙烯酰胺，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚乙烯亚胺(Mw＝70000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
实施例8
将12g丙烯酰胺，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g乙二醇，12g聚丙烯酸钠(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
实施例9
将12g对苯乙烯磺酸钠，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
实施例10
将12g丙烯酸，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
实施例11
将12g丙烯酸钠，40mgN,N’-亚甲基双丙烯酰胺，48g水，12g丙三醇，12g聚丙烯酸(Mw＝5000)以及50mg过硫酸铵混合均匀，在惰性气体氛围以及70℃的环境下反应24h即可得生物医用水凝胶基材。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限定于上述实施方式。凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水凝胶基材，其特征在于，该水凝胶基材的主体为水，还包括交联的高分子网络和穿梭在交联的高分子网络中的自由的高分子链。
2.根据权利要求1所述的水凝胶基材，其特征在于，形成所述交联的高分子网络的活性单体选自带有氨基、羧基、亚胺基或磺酸基至少一种活性基团的可聚合单体中的一种、两种或更多种；例如选自丙烯酰胺、N-甲基丙烯酰胺、N,N-二甲基丙烯酰胺、丙烯酸、丙烯酸钠、对苯乙烯磺酸钠中的一种、两种或更多种。
3.根据权利要求1或2所述的水凝胶基材，其特征在于，形成所述交联的高分子网络的交联剂选自水溶性交联剂，例如选自乙二醇二丙烯酸酯、季戊四醇三丙烯酸酯、N,N’-亚甲基双丙烯酰胺中的一种、两种或三种；例如选自N,N’-亚甲基双丙烯酰胺；
优选地，所述交联剂与活性单体的摩尔百分比为0.01％～0.5％，优选为0.05％～0.3％，例如0.05％、0.08％、0.1％、0.15％、0.2％、0.25％、0.3％。
4.根据权利要求1或2所述的水凝胶基材，其特征在于，所述高分子链的高分子选自侧链和/或端基含可与生物组织形成相互作用的聚合物中的一种、两种或更多种；优选为侧链带氨基、亚胺基、磺酸基、羧基的聚合物中的一种、两种或更多种；例如聚丙烯酰胺、聚丙烯酸、聚丙烯酸钠、聚N-甲基丙烯酰胺、聚乙烯亚胺、聚对苯乙烯磺酸钠中的一种、两种或更多种；
优选地，所述高分子链的高分子的分子量为1000-500000，优选为5000-100000，例如5000、70000、100000；
优选地，所述活性单体与所述高分子链的高分子的质量比为(0.1:1)～(5:1)，优选为(0.5:1)～(2:1)，例如1:1；
优选地，活性单体采用N,N-二甲基丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；活性单体采用丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；活性单体采用丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚乙烯亚胺；活性单体采用丙烯酰胺，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸钠；活性单体采用对苯乙烯磺酸钠，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；活性单体采用丙烯酸，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸；或者，活性单体采用丙烯酸钠，所述高分子链的高分子采用聚丙烯酸。
5.根据权利要求1或2所述的水凝胶基材，其特征在于，所述水凝胶基材中还含有保水剂；
优选地，所述保水剂选自可与水分子形成强相互作用的化合物，例如选自可与水分子形成氢键作用的小分子化合物；例如选自多元醇，具体如丙三醇和/或乙二醇；
优选地，所述保水剂与水的体积百分比为1％～67％，优选为5％～54％。
6.权利要求1-5任一项所述水凝胶基材的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括如下步骤：
水、活性单体、活性聚合物、交联剂和引发剂进行反应，得到水凝胶基材；其中，所述活性聚合物形成所述高分子链，所述活性单体通过交联剂形成所述交联的高分子网络。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，反应原料中还包括保水剂；
优选地，所述保水剂选自可与水分子形成强相互作用的化合物，例如选自可与水分子形成氢键作用的小分子化合物；例如选自多元醇，具体如丙三醇和/或乙二醇。
8.根据权利要求6或7所述的制备方法，其特征在于，所述引发剂选自水溶性引发剂；例如选自过硫酸铵、过硫酸钾、偶氮二异丙基脒唑啉盐酸盐、偶氮二异丁腈中的一种、两种或更多种；具体如过硫酸铵；
优选地，所述引发剂与活性单体的摩尔百分比为0.01％～0.6％，优选为0.05％～0.4％，例如0.1％、0.2％、0.4％。
9.根据权利要求6-8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应在惰性气体保护下进行；
优选地，所述反应通过热引发或者紫外引发的方式引发；
优选地，热引发反应是指在加热的条件下引发反应，引发反应的温度(即反应温度)为40-100℃，优选为60-80℃，例如70℃；
优选地，紫外引发反应是指在紫外灯照的条件下引发反应；紫外灯照的功率为1-3kW，例如1.6kW；
优选地，所述反应的时间为1-25h，优选为2-24h，例如2h、24h。
10.权利要求1-5任一项所述水凝胶基材的应用，所述水凝胶基材具有组织粘附性，应用于生物医药领域；
优选地，所述水凝胶基材作为药物缓释材料或伤口敷料或生物传感器；
优选地，所述伤口敷料包括普通创伤敷料或糖尿病溃疡敷料。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111729123A (zh) * 2020-06-29 2020-10-02 苏州凝智新材料发展有限公司 一种用于组织创口闭合的免缝合水凝胶胶布及其制备方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140341865A1 (en) * 2011-12-12 2014-11-20 Tego Science Inc. Dressing Material With Cell Components For Wound Healing
CN107641179A (zh) * 2017-09-30 2018-01-30 西南交通大学 一种具有抗冻/抗热性能的自粘附水凝胶的制备方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140341865A1 (en) * 2011-12-12 2014-11-20 Tego Science Inc. Dressing Material With Cell Components For Wound Healing
CN107641179A (zh) * 2017-09-30 2018-01-30 西南交通大学 一种具有抗冻/抗热性能的自粘附水凝胶的制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
颜耀东等: "《缓释控释制剂的设计与开发》", 30 June 2006, 中国医药科技出版社 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111729123A (zh) * 2020-06-29 2020-10-02 苏州凝智新材料发展有限公司 一种用于组织创口闭合的免缝合水凝胶胶布及其制备方法

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