CN118047959A - 一种聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用，属于生物医用新材料技术领域。本申请提供的制备方法通过将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物加入到溶剂中反应，制备得到侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物后，经紫外光照处理，得到聚乙二醇水凝胶材料，制备方法简单易行、反应条件温和，适合工业化生产。本申请制备得到的聚乙二醇水凝胶材料降解可控、溶胀性能和力学性能可控，可在制备放疗垫片、组织填充剂、组织粘连防止剂、组织修复、皮肤敷料、药物释放材料、组织工程支架、封合剂或栓塞剂中有广泛的应用。
Description
技术领域
本申请属于生物医用新材料技术领域，尤其涉及一种聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用。
背景技术
水凝胶因其与细胞外基质类似的理化性质以及良好的生物相容性而广泛应用于生物医用领域。聚乙二醇具有安全、可自由改性、优良的生物物理性能等优点，已经广泛应用于多个医药领域。然而，通常的制备方法是加入外源化学交联剂引发交联获得聚乙二醇水凝胶，因其难以去除导致聚乙二醇水凝胶材料具有生物相容性差问题，同时存在降解不可控的技术问题，从而限制其在医药领域中的应用。因此，需要开发新型的聚乙二醇水凝胶材料。
公告号为CA 116217917 A的现有技术公开了一种聚乙二醇水凝胶的制备方法，其将聚乙二醇制备成聚乙二醇衍生物之后，再与端基含α-亲核基团的聚乙二醇在水性介质中反应，可快速形成聚乙二醇水凝胶。
但是，上述制备聚乙二醇水凝胶材料的方法存在以下问题：一是需多步反应，制备工艺繁杂，条件苛刻；二是虽然制备的聚乙二醇水凝胶可在生物体内自行降解，但是降解不可控且时间长。
发明内容
本申请公开一种聚乙二醇水凝胶材料及其制备方法与应用，旨在解决现有聚乙二醇水凝胶材料的制备工艺繁杂、条件苛刻以及制备的聚乙二醇水凝胶材料的降解不可控的技术问题。
为了实现上述目的，本申请的技术方案是：
本申请的第一方面提供了一种聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，所述方法包括：
将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物加入到溶剂中反应，分离收集第一聚合物；
将所述第一聚合物溶解于水中之后，经紫外光照处理，得到所述聚乙二醇水凝胶材料。
结合第一方面优选地，所述聚乙二醇二胺类化合物结构如式(I)～(III)所示：
其中，R4和R5彼此独立地选自C1～C5烷基、苯基或氢原子中的一种；
4≤m≤113。
结合第一方面优选地，所述二醛化合物包括1,3-苯二甲醛、1,4-苯二甲醛、2,6-萘二羧醛和2,7-二甲基辛二醛中的一种；
和/或，所述的异腈化合物包括叔丁基异腈、正丁基异腈和异氰基苯中的一种。
结合第一方面优选地，所述聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸、异腈化合物的摩尔比为1:(0.9-1.1):(2-3):(2-3)。
结合第一方面优选地，所述溶剂包括第一溶剂或者所述第一溶剂与第二溶剂的混合；
其中，所述第一溶剂包括水、甲醇、乙醇、三氟乙醇、异丙醇中的一种；
所述第二溶剂包括四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷中一种。
结合第一方面优选地，聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物在溶剂中反应时，反应温度为0-80℃，时间为12-96h。
结合第一方面优选地，将所述第一聚合物溶解于水中时，第一聚合物水溶液的浓度为80-500mg/mL。
结合第一方面优选地，经紫外光照处理时，紫外光的波长为350-400nm，光照时间为1-30min。
本申请的第二方面提供了第一方面所述的制备方法制成的聚乙二醇水凝胶材料。
本申请的第三方面提供第二方面制备方法制备的聚乙二醇水凝胶材料在制备放疗垫片、组织填充剂、组织粘连防止剂、组织修复、皮肤敷料、药物释放材料、组织工程支架、封合剂或栓塞剂中的应用。
与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：
本申请提供的制备方法通过将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物反应，并将所得反应产物在紫外光照处理，即得聚乙二醇水凝胶材料。其中，一方面通过使聚乙二醇二胺类化合物发生Ugi反应，使其缩合生成线性结构的侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物后，经紫外光引发交联即可形成聚乙二醇水凝胶材料，制备方法简单易行、反应条件温和，适合工业化生产；另一方面，所述聚乙二醇衍生物在紫外光下可引发二硫五元环中S-S键打开而进行开环交联，不需要加入外源性交联剂，使制备的聚乙二醇水凝胶材料保持了聚乙二醇优良的生物相容性，同时可制备成任意形状的水凝胶材料，具有较好的可塑形性；第三方面，由于二硫苏糖醇可还原S-S键，从而可通过加入二硫苏糖醇调控其降解途径，使其降解可控，特别是该聚乙二醇水凝胶材料载药时，可通过加入二硫苏糖醇控制药物的释放；第四方面，可通过聚乙二醇二胺类化合物的链长来调节聚乙二醇水凝胶溶胀性能和力学性能。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例制备的α1-第一聚合物的氢谱核磁图；
图2为本申请实施例α1-第一聚合物、α2-第一聚合物、α3-第一聚合物的SEC图；
图3为本申请实施例α1-聚乙二醇水凝胶材料、β1-聚合物水溶液的实物图；
其中，a)α1-聚乙二醇水凝胶材料的实物图；b)β1-聚合物水溶液的实物图；
图4为本申请实施例α1-聚乙二醇水凝胶材料的SEM图；
图5为本申请实施例α1-聚乙二醇水凝胶材料、α2-聚乙二醇水凝胶材料、α3-聚乙二醇水凝胶材料的流变性能测试图；
图6为本申请实施例α1-聚乙二醇水凝胶材料、α2-聚乙二醇水凝胶材料、α3-聚乙二醇水凝胶材料的溶胀性能图；
图7为本申请实施例α1-聚乙二醇水凝胶材料的降解性能测试图；
其中，a)α1-聚乙二醇水凝胶材料的降解前；b)α1-聚乙二醇水凝胶材料的降解后。
具体实施方式
下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本实施例以下描述中，术语“和/或”用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，单独存在B和同时存在A和B的情况。其中A，B可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
在本实施例以下描述中，术语“至少一个”是指一个或者多个，“多个”是指两个或两个以上。“以下至少一项(个)”或其类似表达是指的这些项中的任意组合，包括单项(个)或复数项(个)的任意组合。例如，“a，b或c中的至少一项(个)”，或，“a，b和c中的至少一项(个)”，均可以表示：a，b，c，a-b(即a和b)，a-c，b-c，或a-b-c，其中a，b，c分别可以是单个，也可以是多个。
本领域技术人员应当理解，在本申请实施例以下描述中，序号的先后并不意味着执行顺序的先后，部分或全部步骤可以并行执行或先后执行，各过程的执行顺序应以其功能和内在逻辑确定，而不应对本申请实施例的实施过程构成任何限定。
在本申请实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请实施例和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。
需要说明的是，本申请实施例中的所有原料试剂均是在市场上购买或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备获得。例如聚乙二醇二胺类化合物、1,3-苯二甲醛、1,4-苯二甲醛、硫辛酸、叔丁基异腈、正丁基异腈和异氰基苯等均为通过市场购买或按照本领域技术人员熟知的常规方法制备获得。
第一方面，本申请实施例提供了一种聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，所述方法包括：
将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物加入到溶剂中反应，分离收集第一聚合物；
将所述第一聚合物溶解于水中之后，经紫外光照处理，得到所述聚乙二醇水凝胶材料。
其中，一方面通过使聚乙二醇二胺类化合物发生Ugi反应，使其缩合生成线性结构的侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物后，经紫外光引发交联即可形成聚乙二醇水凝胶材料，制备方法简单易行、反应条件温和，适合工业化生产；另一方面，所述聚乙二醇衍生物在紫外光下可引发二硫五元环中S-S键打开而进行开环交联，不需要加入外源性交联剂，使制备的聚乙二醇水凝胶材料保持了聚乙二醇优良的生物相容性，同时可制备成任意形状的水凝胶材料，具有较好的可塑形性；第三方面，由于二硫苏糖醇可还原S-S键，从而可通过加入二硫苏糖醇调控其降解途径，使其降解可控，特别是该聚乙二醇水凝胶材料载药时，可通过加入二硫苏糖醇控制药物的释放；第四方面，可通过聚乙二醇二胺类化合物的链长来调节聚乙二醇水凝胶溶胀性能和力学性能。
本申请实施例中，所述聚乙二醇二胺类化合物结构如式(I)～(III)所示：
其中，R4和R5彼此独立地选自C1～C5烷基、苯基或氢原子中的一种；
4≤m≤113。
聚乙二醇二胺类化合物是一种高分子聚合物，由两个氨基和多个乙氧基组成的线性聚合物。该些聚乙二醇二胺类化合物是成熟的商品化合物，可通过选用不同链长聚乙二醇二胺类化合物对可精确调节聚乙二醇衍生物分子量，并且使得制备得到的水凝胶具有良好的水溶性，同时聚乙二醇二胺类化合物具有生物安全性，使最终得到的聚乙二醇水凝胶在生物医药领域具有更广泛地应用。
需要说明的是，本申请制备的第一聚合物为侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物，其结构式如式(IV)所示：
式(IV)中，R1选自如下链段：
其中*代表取代位置，R4和R5彼此独立地选自C1～C5烷基、苯基或氢原子中的一种；4≤m≤113；n为不小于3的整数；
式(IV)中，R2选自如下基团：
其中*代表取代位置，R3选自叔丁基、正丁基、苯基中的一种。
本申请实施例中，所述二醛化合物包括1,3-苯二甲醛、1,4-苯二甲醛、2,6-萘二羧醛和2,7-二甲基辛二醛；所述异腈化合物包括叔丁基异腈、正丁基异腈和异氰基苯。其中，首先聚乙二醇二胺类化合物与二醛化合物失水缩合为亚胺，亚胺被羧酸质子化为亚胺离子，亚胺离子与异腈化合物发生亲核加成生成腈鎓离子，然后羧酸负离子进攻异腈的碳原子生成另一个亚胺中间体，最后亚胺中间体发生重排反应，发生酰基转移生成侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物。
本申请实施例中，所述聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸、异腈化合物的摩尔比优选为1:(0.9-1.1):(2-3):(2-3)。其中，通过控制聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸、异腈化合物的摩尔比，可控制生成聚合物的生成量，提升聚合物的产率。
本申请实施例中，所述溶剂包括第一溶剂或者所述第一溶剂与第二溶剂的混合；其中，所述第一溶剂包括水、甲醇、乙醇、三氟乙醇、异丙醇中的一种；所述第二溶剂包括四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷中一种。
本申请实施例中，将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物加入到溶剂中，反应温度优选为0-80℃，时间优选为12-96h。其中，Ugi是一放热的反应，通过控制聚合物的反应时间和反应温度，以避免过热，控制副产物的产生，并且提高反应产率。
本申请实施例中，将所述第一聚合物溶解于水中时，第一聚合物水溶液的浓度优选为80-500mg/mL。其中，通过控制第一聚合物的水溶液浓度，才能制备得到具有均匀稳定结构的水凝胶材料。
本申请实施例中，经紫外光照处理时，紫外光照的波长优选为350-400nm，光照时间优选为1-30min。其中，通过采用紫外光照低温引发交联，无热损耗，并且光照波长在350nm-400nm时光能量大于化学反应的能量与键能，引发二硫五元环中S-S键打开而进行开环交联，制备得到聚乙二醇水凝胶材料。
第二方面，本申请实施例还提供第一方面所述制备方法制成的聚乙二醇水凝胶材料。其中，使得制备得到的聚乙二醇水凝胶材料具有结构均匀稳定、可调的力学性能以及降解可控的优异性能。
第三方面，本申请实施例还提供所述聚乙二醇水凝胶材料在制备放疗垫片、组织填充剂、组织粘连防止剂、组织修复、皮肤敷料、药物释放材料、组织工程支架、封合剂或栓塞剂中的应用。其中，基于上文所述聚乙二醇水凝胶材料具有结构均匀稳定、可调的力学性能以及降解可控的优势。因此，使得在制备放疗垫片、组织填充剂、组织粘连防止剂、组织修复、皮肤敷料、药物释放材料、组织工程支架、封合剂或栓塞剂中具有优异的产品竞争性。
下面将结合具体实施例对本申请的技术方案作进一步地阐述。
实施例1
本实施例提供α1-聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，具体包括：
S101：向烧瓶中依次加入相对分子质量为1000的聚乙二醇二胺(2g，2mmol，结构式(I)中m＝22)、1,3-苯二甲醛(0.268g，2mmol)和硫辛酸(0.824g，4mmol)，用移液枪移取10mL甲醇进行溶解，再加入叔丁基异腈(0.396g，4mmol)，聚乙二醇二胺、1,3-苯二甲醛、硫辛酸和叔丁基异腈的摩尔比为1:1:2:2，25℃下聚合反应96小时后，得到α1-第一聚合物，收率66％，SEC数均绝对分子量为10kDa，分子量分布为1.48；
S102：向玻璃瓶中加入制备得到的α1-第一聚合物50mg，用移液枪移取200μL去离子水，得到浓度为250mg/mL的α1-第一聚合物水溶液，置于365nm紫外灯下光照10分钟后，得到α1-聚乙二醇水凝胶材料。
本实施例中制备得到的α1-第一聚合物具有如式(V)所示：
实施例2
本实施例的聚乙二醇水凝胶材料组分配比及制备操作、工艺参数与实施例1基本相同，其区别在于本实施例中选用相对分子质量为2000的聚乙二醇二胺(结构式(II)中m＝44)，得到α2-聚合物，收率为59％。所得α2-聚合物SEC数均绝对分子量为36kDa，分子量分布为1.67。再经紫外灯光照得到α2-聚乙二醇水凝胶材料。
实施例3
本实施例的聚乙二醇水凝胶材料组分配比及制备操作、工艺参数与实施例1基本相同，其区别在于本实施例中选用相对分子质量为600的聚乙二醇二胺(结构式(III)中m＝10，R4＝R5＝H)，得到α3-聚合物，收率为71％，所得α3-聚合物SEC数均绝对分子量为7.6kDa，分子量分布为1.41。再经紫外灯光照得到α3-聚乙二醇水凝胶材料。
实施例4
本实施例提供α4-聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，具体包括：
S401：向烧瓶中依次加入相对分子质量为1000的聚乙二醇二胺(2g，2mmol，结构式(I)中m＝22)、1,4-苯二甲醛(0.268g，2mmol)和硫辛酸(0.824g，4mmol)，采用溶剂为四氢呋喃/水(体积比4：1)进行溶解，再加入异氰基苯(0.412g，4mmol)，聚乙二醇二胺、1,4-苯二甲醛、硫辛酸和异氰基苯的摩尔比为1:1:2:2，60℃下聚合反应24h后，得到α4-第一聚合物，收率69％，SEC数均绝对分子量为12kDa，分子量分布为1.52；
S402：向玻璃瓶中加入制备得到的α4-第一聚合物100mg，用移液枪移取200μL去离子水，得到浓度为500mg/mL的α4-第一聚合物水溶液，置于400nm紫外灯下光照30分钟后，得到α4-聚乙二醇水凝胶材料。
实施例5
本实施例提供α5-聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，具体包括：
S501：向烧瓶中依次加入相对分子质量为1000的聚乙二醇二胺(2g，2mmol，结构式(I)中m＝22)、2,6-萘二羧醛(0.368g，2mmol)和硫辛酸(1.236g，6mmol)，采用溶剂为乙醇进行溶解，再加入正丁基异腈(0.594g，6mmol)，聚乙二醇二胺、2,6-萘二羧醛、硫辛酸和正丁基异腈的摩尔比为1:1:3:3，0℃下聚合反应96h后，得到α5-第一聚合物，收率68％，SEC数均绝对分子量为11kDa，分子量分布为1.51；
S502：向玻璃瓶中加入制备得到的α5-第一聚合物16mg，用移液枪移取200μL去离子水，得到浓度为80mg/mL的α5-第一聚合物水溶液，置于350nm紫外灯下光照1分钟后，得到α5-聚乙二醇水凝胶材料。
实施例6
本实施例提供α6-聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，具体包括：
S601：向烧瓶中依次加入相对分子质量为1000的聚乙二醇二胺(2g，2mmol，结构式(I)中m＝22)、2,7-二甲基辛二醛(0.34g，2mmol)和硫辛酸(1.03g，5mmol)，采用溶剂为三氟乙醇/乙腈(体积比3:1)进行溶解，再加入正丁基异腈(0.495g，5mmol)，聚乙二醇二胺、2,7-二甲基辛二醛、硫辛酸和正丁基异腈的摩尔比为1:1:2.5:2.5，50℃下聚合反应12h后，得到α6-第一聚合物，收率75％，SEC数均绝对分子量为15kDa，分子量分布为1.55；
S602：向玻璃瓶中加入制备得到的α6-第一聚合物60mg，用移液枪移取200μL去离子水，得到浓度为300mg/mL的α6-第一聚合物水溶液，置于400nm紫外灯下光照10分钟后，得到α6-聚乙二醇水凝胶材料。
同时，为验证以上实施例制备的聚乙二醇水凝胶材料的综合性能，本申请提供以下对比例进行详细阐述。
对比例1
本实施例提供β1-聚合物水溶液的制备方法，具体包括：
S701：向烧瓶中依次加入相对分子质量为1000的聚乙二醇二胺(2g，2mmol，结构式(I)中m＝22)、1,3-苯二甲醛(0.268g，2mmol)和硫辛酸(0.824g，4mmol)，用移液枪移取10mL甲醇进行溶解，再加入叔丁基异腈(0.396g，4mmol)，聚乙二醇二胺、1,3-苯二甲醛、硫辛酸和叔丁基异腈的摩尔比为1:1:2:2，25℃下聚合反应96h后，得到β1-第一聚合物；
S702：向玻璃瓶中加入制备得到的β1-第一聚合物50mg，用移液枪移取200μL去离子水，得到浓度为250mg/mL的β1-第一聚合物水溶液，置于自然光照下10分钟后，得到β1-聚合物水溶液。
对比例2
本实施例提供β2-化合物材料的制备方法，具体包括：
S801：向烧瓶中依次加入相对分子质量为1000的聚乙二醇二胺(2g，2mmol，结构式(I)中m＝22)、1,3-苯二甲醛(0.536g，4mmol)和硫辛酸(0.412g，2mmol)，用移液枪移取10mL甲醇进行溶解，再加入叔丁基异腈(0.396g，4mmol)，聚乙二醇二胺、1,3-苯二甲醛、硫辛酸和叔丁基异腈的摩尔比为1:2:1:2，25℃下聚合反应96h后，得到β2-第一化合物；
S802：向玻璃瓶中加入制备得到的β2-第一化合物50mg，用移液枪移取200μL去离子水，超声充分溶解后，将玻璃瓶置于365nm紫外灯下光照10分钟后，得到β2-化合物材料。
为了验证本申请实施例制备的聚乙二醇水凝胶材料的形貌结构，结果为图1至图4所示。其中，图1为α1-第一聚合物的氢谱核磁图；图2为α1-第一聚合物、α2-第一聚合物、α3-第一聚合物的SEC图；图3为α1-聚乙二醇水凝胶材料、β1-聚合物水溶液的实物图；图4为α1-聚乙二醇水凝胶材料的SEM图。
根据图1可知，α1-第一聚合物的氢谱核磁图，核磁在核磁共振仪(AVANCEⅢ400)(1H：400MHz)仪器上测定，用氘代二甲基亚砜(DMSO-d6)作为溶剂，四甲基硅烷(TMS)作为内标，测试温度为20℃。各信号峰可按下式(V)得到归属，可清楚看到聚乙二醇与二硫五元环的特征结构，说明聚合产物是侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物。
根据图2可知，聚合物的绝对分子量及分子量分布在凝胶渗透色谱仪(Waterse2659)中测定，含0.05mol/L LiBr的DMF作为流动相，柱温为85℃，示差检测器检测温度为40℃，流速为1.0mL/min，使用示差检测器和窄分布的聚甲基丙烯酸甲酯标样计算聚合物的相对分子质量和分子量分布。α1-第一聚合物的SEC曲线呈现单峰分布，SEC数均绝对分子量为10kDa，分子量分布为1.48；α2-第一聚合物的SEC曲线呈现单峰分布，SEC数均绝对分子量为36kDa，分子量分布为1.67；α3-第一聚合物的SEC曲线呈现单峰分布，SEC数均绝对分子量为7.6kDa，分子量分布为1.41。
根据图3可知，a)通过采用倒置法确认了α1-聚乙二醇水凝胶材料成功制备，b)图中明显可见β1-聚合物水溶液的仍呈现溶液状态。
根据图4可知，利用日本HITACHI公司的S4800扫描电子显微镜(SEM)观察α1-聚乙二醇水凝胶材料的断面形貌，制样方法为先将水凝胶在液氮中脆断处理后，用冷冻干燥机冻干，除去水分，进行扫描电子显微镜分析之前，需要将样品喷金处理，根据图中可见，α1-聚乙二醇水凝胶材料具有连续的三维海绵孔状结构。
为了验证本申请实施例制备的聚乙二醇水凝胶材料的性能，结果为图5至图7所示。其中，图5为α1-聚乙二醇水凝胶材料、α2-聚乙二醇水凝胶材料、α3-聚乙二醇水凝胶材料的流变性能测试图；图6为α1-聚乙二醇水凝胶材料、α2-聚乙二醇水凝胶材料、α3-聚乙二醇水凝胶材料的溶胀性能图；图7为α1-聚乙二醇水凝胶材料的降解性能测试图。
根据图5可知，采用德国哈克MarsⅢ型旋转流变仪测量水凝胶的储存模量(G')和损耗模量(G")。流变仪装有直径为25mm的平行板，实验条件为37°C。测试过程中首先对水凝胶进行应变扫描，频率为1.0Hz，振幅在1％～1200％之间，以定义线性粘弹性区域(LVR)，在LVR内凝胶的储能模量与应变振幅无关。选取LVR中间振幅值10％，并在0.1～100rad/s内进行频率扫描。α2-聚乙二醇水凝胶材料储能模量为640pa，而α1-聚乙二醇水凝胶材料的储能模量为3680pa，表明随着原料聚乙二醇二胺类化合物链长的增加，水凝胶的储能模量下降。这是由于原料聚乙二醇二胺类化合物链长的增加，交联点之间的分子链段增长，意味着交联密度下降，所以水凝胶的储能模量降低。α3-聚乙二醇水凝胶材料储能模量为5500pa，而α1-聚乙二醇水凝胶材料的储能模量为3680pa，表明随着原料聚乙二醇二胺类化合物链长的缩短，水凝胶的储能模量上升。这是由于原料聚乙二醇二胺类化合物链长的缩短，交联点之间的分子链段变短，意味着交联密度上升，所以水凝胶的储能模量增加。
根据图6可知，α3-聚乙二醇水凝胶材料、α1-聚乙二醇水凝胶材料、α2-聚乙二醇水凝胶材料的饱和溶胀率分别为128％、361％和2493％，表明随着原料聚乙二醇二胺类化合物的分子量增长，聚乙二醇水凝胶的交联点密度下降，溶胀率逐渐增大。
根据图7可知，在300mgα1-聚乙二醇水凝胶材料(图7a)中加入2mL二硫苏糖醇水溶液(0.52mmol/L)，经过10天后，水凝胶完全降解(图7b)。
本申请实施例1、实施例2和实施例3的区别在于，加入不同相对分子量的聚乙二醇二胺类化合物进行反应时，可发现通过聚乙二醇二胺类化合物链长调节聚乙二醇水凝胶材料的力学性能和溶胀性能；本申请实施例1和对比例1的区别在于后续是在自然光条件下进行处理，可发现对比例1未能成功制备出聚乙二醇水凝胶材料；本申请实施例1和对比例2的区别在于聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物的摩尔比不在权要范围内，可发现对比例2未能成功制备聚乙二醇衍生物，进而不能得到聚乙二醇水凝胶材料。因此，本申请提供的制备方法通过将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物反应后生成侧链含二硫五元环功能基团的聚乙二醇衍生物，并将该聚乙二醇衍生物的水溶液在紫外光照处理引发交联，制备得到聚乙二醇水凝胶材料。
本说明书中的各个实施方式采用递进的方式描述，各个实施方式之间相同或相似的部分可互相参见，每个实施方式重点说明的都是与其他实施方式的不同之处。
以上实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对本申请限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括：
将聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物加入到溶剂中反应，分离收集第一聚合物；
将所述第一聚合物溶解于水中之后，经紫外光照处理，得到所述聚乙二醇水凝胶材料。
2.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇二胺类化合物结构如式(I)-(III)所示：
其中，R4和R5彼此独立地选自C1～C5烷基、苯基或氢原子中的一种；
4≤m≤113。
3.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述二醛化合物包括1,3-苯二甲醛、1,4-苯二甲醛、2,6-萘二羧醛和2,7-二甲基辛二醛中的一种；
和/或，所述异腈化合物包括叔丁基异腈、正丁基异腈和异氰基苯中的一种。
4.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸、异腈化合物的摩尔比为1:(0.9-1.1):(2-3):(2-3)。
5.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述溶剂包括第一溶剂或者所述第一溶剂与第二溶剂的混合；
其中，所述第一溶剂包括水、甲醇、乙醇、三氟乙醇、异丙醇中的一种；
所述第二溶剂包括四氢呋喃、N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜、乙腈、二氯甲烷、三氯甲烷中一种。
6.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，聚乙二醇二胺类化合物、二醛化合物、硫辛酸和异腈化合物在溶剂中反应时，反应温度为0-80℃，时间为12-96h。
7.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，将所述第一聚合物溶解于水中时，第一聚合物水溶液的浓度为80-500mg/mL。
8.根据权利要求1所述的聚乙二醇水凝胶材料的制备方法，其特征在于，经紫外光照处理时，紫外光的波长为350-400nm，光照时间为1-30min。
9.根据权利要求1-8任一所述制备方法制成的聚乙二醇水凝胶材料。
10.根据权利要求1-8任一所述制备方法制成的聚乙二醇水凝胶材料在制备放疗垫片、组织填充剂、组织粘连防止剂、组织修复、皮肤敷料、药物释放材料、组织工程支架、封合剂或栓塞剂中的应用。
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