[发明专利]一种高强度双重响应性纳米复合双网络水凝胶及其制备方法

说明书

本发明涉及一种高强度双重响应性纳米复合双网络水凝胶及其制备方法，所述水凝胶为PNIPAM/clay/GP/CMCTs，采用生物交联剂GP交联CMCTs制备刚性的第一层网络，采用物理交联剂clay交联PNIPAM分子链制备柔性的第二层网络。制备方法包括：将粘土加入去离子水中，再依次加入NIPAM、光引发剂、GP水溶液和CMCTs，得到分散液；转移至模具中，抽真空并通入氮气后密封，室温水浴反应，然后紫外光照射，即得。本发明的制备工艺简单，易于操作，有利于工业化生产；所制备的水凝胶力学强度高，生物相容性好，且具有温度/pH双重相应的特性；在药物释放，化学阀门等分子器件领域有较好的发展前景。

技术领域

本发明属于高分子材料技术领域，特别涉及一种高强度双重响应性纳米复合双网络水凝胶及其制备方法。

背景技术

水凝胶由交联的亲水性高分子聚合物吸水溶胀而成。根据水凝胶对外界刺激响应情况的不同，可以分为两类：传统水凝胶和刺激响应性水凝胶。其中，刺激响应性水凝胶能够随着外界微小的变化(温度，pH，光，电场，磁场等)改变自身体积的大小。由于刺激响应性水凝胶具有较好的仿生特性及生物相容性等特点，其在组织工程，药物释放，化学阀门，生物传感器等领域有较广的应用。

人工合成粘土的主要成分是硅酸镁锂，具有较好的水溶性，又因其具有较好的生物相容性，广泛应用于化妆品领域。

京尼平是栀子苷经β-葡萄糖苷酶水解后的产物，是一种天然的生物交联剂，可以交联壳聚糖、胶原、蛋白质、明胶等制作生物材料，如人造软骨、创伤敷料、生物支架材料等，其毒性远低于戊二醛等其他常用的化学交联剂。

羧甲基壳聚糖由壳聚糖在强碱的条件下与氯乙酸反应制得，为两性聚电解质，是一种水溶性的壳聚糖衍生物，具有较好的生物相容性及可降解性。因羧基的引入，羧甲基壳聚糖的水溶性较壳聚糖好，能在较广范围的pH水溶液中溶解，大大拓宽了其应用领域，如，工、农、林、医药、化妆品等领域。

聚(N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶是一种常用的温敏性材料，其体积相转变温度VPTT约为32℃，当温度高于VPTT时，聚合物链上的疏水基团起主要作用，体积收缩；当温度低于VPTT时，聚合物链上亲水基团起主要作用，体积增大。该水凝胶在药物释放，生物传感器，生化物质分离等领域有较广的应用。

目前，在含有京尼平的亲水性乙烯基单体水溶液中，未有直接用光引发自由基聚合的方法制备制备水凝胶。普通的过氧化物引发剂分解产生自由基时，因京尼平分子中含有大量的不饱和双键，产生的自由基很快被消耗掉，导致亲水性的乙烯基单体间发生自由基聚合反应的概率大大降低，所制的水凝胶的力学性能较差。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度双重响应性纳米复合双网络水凝胶及其制备方法，克服现有技术制备复合水凝胶条件苛刻、工艺复杂的问题，在含有京尼平的亲水性乙烯基单体水溶液中直接用光引发自由基聚合的方法制备制备水凝胶，采用紫外光引发聚合时，光引发剂短时瞬间产生大量的活性自由基，除去被京尼平消耗掉的部分外，剩余部分仍能保证亲水性乙烯基单体向大分子聚合物的转化效率，可能得到力学性能较好的水凝胶。

本发明的一种高强度双重响应性纳米复合双网络水凝胶，为聚(N-异丙基丙烯酰胺)/粘土/京尼平/羧甲基壳聚糖PNIPAM/clay/GP/CMCTs纳米复合双网络水凝胶，采用生物交联剂GP交联CMCTs制备刚性的第一层网络，采用物理交联剂clay交联PNIPAM分子链制备柔性的第二层网络。

所述水凝胶同时具有pH/温度双重响应特性。

本发明的一种高强度双重响应性纳米复合双网络水凝胶的制备方法，包括：