[发明专利]一种聚乙二醇大分子单体交联的高强度水凝胶及其光引发自由基聚合法

说明书

技术领域

本发明涉及一种聚乙二醇大分子单体交联的高强度水凝胶及其制备方法，更加具体地说，涉及聚乙二醇二丙烯酸酯-共聚-2-乙烯基-4，6-二氨基-1，3，5-三嗪(PEGDA-co-PVDT)水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶是具有亲水基团，能被水溶胀但不溶于水的三维交联网状结构聚合物。具有较高的吸水率(通常含水量大于总质量的50％)。因为聚合物链间的物理缠结和化学交联等作用而不会溶解于水中，只能溶胀至一定的形状。同时，水凝胶具有良好的水渗透性，生物相容性，刺激响应性，且细胞毒性低，作为人体植入物可以减少不良反应。因此水凝胶在日化用品、环境工程(抗旱保水)、生物医学工程(创伤敷料、药物释放载体、角膜接触镜)和组织工程(组织填充材料、关节软骨、支架)等领域得到了广泛应用。

普通结构的水凝胶往往在含水量较低时，具有一定的机械性能；但是在较高含水量(如＞90％)时，机械强度显著下降，甚至在极低的外力作用下就发生碎裂，因此限制了其作为生物材料尤其是力学器件的应用。文献报道典型水凝胶的断裂能在10-1-100J/m2。人体中的一些软组织(如肌腿、韧带、半月板软骨等)也是由凝胶物质构成的，此类组织具有柔软、坚韧、抗冲击等优良特点。如果能制备出与人体软组织力学性能接近且具有良好生物相容性的软组织类似物，将是一种良好的组织工程材料。

它们之所以在高含水量时碎裂，主要是因为水凝胶微观结构的非均匀性，即交联点分布无序，各链节长短不一，使得每条链所能承受的应力不同。水凝胶从最弱的链段开始断裂，最终引起整个水凝胶体系的破裂，所以水凝胶整体机械性能很差。为了解决水凝胶较差的力学性能这一问题，近期科学家们研制了以下几种高强度水凝胶：双网络(DN)水凝胶，插层无机纳米复合水凝胶(NC)和高分子微球复合水凝胶(MMC)，滑动环水凝胶(TP)等等。但是除了双网络水凝胶之外，其它高强度水凝胶不兼具高的抗拉伸和抗压缩功能(Yoshimi Tanaka，JianPing Gong，Yoshihito Osada.Novel hydrogels with excellent mechanical Performance.Prog.Polym.Sci.2005；30：1-9.)。同时，这些高强度水凝胶缺乏良好的耐疲劳性能。

聚乙二醇(PEG)作为一种水溶性高分子，其水凝胶细胞毒性低，生物相容性好，广泛应用于生物医学和药学材料。此外，PEG分子链的端基为功能基团——羟基，很容易发生化学反应得到聚乙二醇功能单体；另外PEG很容易结晶，并且其分子量的应用范围很宽(从几百到几万)，是经美国FDA认可的非降解性的高分子生物材料。华南理工大学毛剑制备了聚乙二醇二丙烯酸酯交联水凝胶支架(专利CN 1010846026A)，该支架含有生脂间充质干细胞，最终可形成预定形状和尺寸的软组织。由此可见，利用PEG为基体制备水凝胶具有良好的应用前景。