[发明专利]一种基于硼酸酯键的自修复抗菌水凝胶

说明书

本发明公开了一种基于硼酸酯键的自修复抗菌水凝胶。所述自修复抗菌水凝胶由PEG衍生物与聚乙烯醇制备得到，PEG衍生物按照包括如下步骤的方法制备：PEG‑COOH、含有醛基的硼酸化合物、含有羟基的有机胺和异腈经Ugi反应即得；PEG‑COOH为两端羧基封端的聚乙二醇。本发明通过Ugi反应制备了含有硼酸基团和酚结构的聚乙二醇衍生物(PEG‑Ugi)。当PEG‑Ugi的水溶液与PVA水溶液混合后，二者通过硼酸基团与PVA结构中的羟基反应生成硼酸酯键，快速形成水凝胶。由于硼酸酯键属于动态化学键，酚结构具有抗菌功能，因此得到的水凝胶具有自修复能力并具有抗菌性，是一类新型的抗菌性自愈性水凝胶。本发明方法使用安全且廉价易得的原料制备水凝胶，制备方法简单，成胶条件温和，具有较好的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种基于硼酸酯键的自修复抗菌水凝胶，属于材料领域。

背景技术

自修复水凝胶是一种新型智能材料，在食品、生物医药、农业、工业涂料等多个领域具有巨大的潜在应用价值，这些领域均对材料的抗菌性有一定需求，因此具有抗菌能力的自修复水凝胶具有更好的附加值和应用前景。传统方法制备抗菌水凝胶主要是将抗菌化合物(小分子药物、金属盐/纳米粒子等)包埋于水凝胶中，通过抗菌化合物的缓释实现抗菌。然而，抗菌化合物释放后易导致环境危害，以释放重金属盐/纳米颗粒实现抗菌功能的水凝胶更面临严格的环境管理要求。因此，发展新型抗菌性自愈性水凝胶具有一定的迫切性。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于硼酸酯键的自修复抗菌水凝胶，本发明采用安全且廉价易得的原料制备水凝胶，制备方法简单，成胶条件温和，具有较好的应用价值。

本发明首先提供一种PEG衍生物(PEG-Ugi)的制备方法，包括如下步骤：

PEG-COOH、含有醛基的硼酸化合物、含有羟基的有机胺和异腈经Ugi反应即得到所述PEG衍生物；

所述PEG-COOH为两端羧基封端的聚乙二醇。

上述的制备方法中，所述PEG-COOH由酸酐与聚乙二醇反应得到；

不同链段的PEG(聚乙二醇)都适用于本发明，具体地，所述聚乙二醇(PEG)的分子量可为1000～4000，如PEG1000、PEG2000、PEG3000、PEG4000等。

上述的制备方法中，所述酸酐可为邻苯二甲酸酐、丁二酸酐或马来酸酐等。

上述的制备方法中，所述含有醛基的硼酸化合物可为含有醛基的苯硼酸；具体可为4-醛基苯硼酸。

上述的制备方法中，所述含有羟基的有机胺可为含有氨基的苯酚；具体可为4-氨基-2-甲氧基苯酚。

所述异腈可为异氰环己烷。

上述的制备方法中，所述Ugi反应的温度可为25～60℃，时间可为6～24小时，如在60℃的条件下反应10小时；

所述Ugi反应可采用甲醇作为溶剂；反应结束后采用乙醚沉淀后收集所述PEG衍生物。

上述的制备方法中，所述PEG-COOH、所述含有醛基的硼酸化合物、所述含有羟基的有机胺与所述异腈的摩尔比可为1：1.5～3：1.5～3：2～5，如1：3：3：5。

通常制备多功能聚合物需要通过多步反应，不仅步骤繁多，而且分离提纯过程较为复杂，产率较低且成本较高。多组分反应使用两个以上反应底物，通过一步反应快速得到多功能化合物，大幅简化了合成多功能化合物的步骤与成本。本发明利用Ugi反应，将硼酸基团与酚结构通过一步反应接到PEG端基，快速制备了多功能PEG衍生物(PEG-Ugi)。