[发明专利]一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法

说明书

本发明的一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，将腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶分别用丙烯酰氯进行改性，使每种碱基分子接上双键。在以水为溶剂、以过硫酸钾为引发剂、以N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的情况下，将经改性的五种碱基分子分别与亲水性单体丙烯酰胺，经自由基聚合形成共价键交联的腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶。本发明的五种粘韧水凝胶同时具有优异的粘性性能和力学性能。该粘性对有机和无机材料均具有较高的粘结强度，并且具有良好的耐用性和反复粘性。该粘韧水凝胶在伤口敷料、组织粘合剂以及可穿戴设备等领域具有重要意义。

技术领域

本发明属于高分子水凝胶技术领域，涉及一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法。

背景技术

水凝胶是由物理或化学键交联形成的具有三维网状结构的聚合物，其广泛的存在与自然界之中。水凝胶具有很高的含水量，与生物软组织及其相似，其在组织工程等领域具有重要作用。近几年来，粘性水凝胶受到了越来越多的关注，粘性水凝胶被广泛的应用在组织粘合剂，伤口敷料、可穿戴设备等领域。但是目前的粘性水凝胶大多具有较低的力学性能，阻碍了粘性水凝胶的发展。水凝胶优异的粘性性能取决于水凝胶体系良好的内聚力与粘结力的平衡关系。其中，当水凝胶的内聚力较大时，聚合物与基质表面产生有效的粘结作用就会受到限制，而当水凝胶的粘结力较大时，其内聚力又较弱导致水凝胶的力学性能低下，无法满足水凝胶在大载荷下的应用，这就限制了粘性水凝胶的应用范围。因此，开发出同时具有优异粘性和适当的力学强度的水凝胶显得尤为重要。

目前粘性水凝胶主要有聚乙二醇-二氧化硅基粘性水凝胶、聚丙烯酸基粘性水凝胶、贻贝仿生粘性水凝胶、碱基增粘水凝胶等。其中碱基增粘水凝胶展示出了优异的粘性性能。碱基分子作为DNA的重要组成部分，在基因的传递和蛋白质的表达上起到了重要作用。因此碱基增粘水凝胶在组织工程和基因治疗上具有潜在的应用前景。为了使碱基增粘水凝胶具有优异的力学性能，进而扩宽粘性水凝胶的应用范围，一些有效的交联作用是值得考虑的。增加水凝胶的交联度是提高水凝胶力学性能的有效办法。共价键交联、氢键作用、疏水缔合作用、电荷作用等作用被广泛的用于提高水凝胶的力学性能。其中共价键交联可以显著地改善水凝胶的力学性能，是一种较为理想的交联方式。

发明内容

为了解决水凝胶无法同时具有优异粘性和韧性的问题，本发明的目的是将碱基分子和化学交联剂共同引入到聚丙烯酰胺水凝胶体系中，通过改变碱基和化学交联剂的含量来调节水凝胶的力学性能及粘性性能。其中碱基分子作为粘性因子，赋予水凝胶优异的粘性性能；并且依靠碱基间的氢键作用以及共价键的协同作用，使水凝胶具有优异的力学性能。

本发明的一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，包括腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶的制备体系；所述的碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶。

（1）所述的制备体系的步骤和条件如下:

a.碱基的改性

将腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶分别与三乙胺溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的碱基溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应5～7小时，得到改性的碱基单体溶液；将所得到的改性的碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的碱基单体；其中，碱基单体、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.1～1.3:1.4～1.6；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1。

b. 共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶的制备