[发明专利]一种改性聚乙烯醇多功能水凝胶及其制备方法、应用

说明书

本发明涉及一种改性聚乙烯醇多功能水凝胶及其制备方法、应用。首先，合成聚多巴胺，接着，配制聚乙烯醇/聚多巴胺分散液，再加入尿素和单宁酸进行交联反应，最终得到多功能水凝胶产品。测试结果表明，该水凝胶同时具有抗菌、粘附、抗氧化、抗溶胀、自愈、光热和可塑性等多重功能，并且光热性还有助于进一步提升水凝胶的抗菌效果，起到了协同增效的作用。本发明制备方法简单、易于实现，通过对部分工艺参数的调控，还能够灵活调节水凝胶的各种性能，从而丰富了水凝胶产品的类型和用途。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，具体涉及一种改性聚乙烯醇多功能水凝胶及其制备方法、应用。

背景技术

水凝胶是以水作为分散介质，通过物理或化学交联的三维聚合物，其同时具有固体和液体的性质。由于类似软组织的含水结构和一定的力学性能(柔韧性和可拉伸性等)，水凝胶已成为组织工程支架、伤口敷料与新型给药系统的理想材料，在生物医学领域应用广泛。

采用化学修饰和复合等技术可以设计与构建各种结构的功能型水凝胶，例如高强度水凝胶、抗菌水凝胶和可注射水凝胶等，然而在不同的应用环境中往往对水凝胶提出了多功能的要求，所以，需要研发出同时具有多种功能的水凝胶新材料。

聚乙烯醇是一种常见的合成高分子，由聚醋酸乙烯醇解得到。由于聚乙烯醇分子链中存在众多亲水性羟基，因此，很容易制成水凝胶，具体的制备方法包括循环冷冻—解冻和硼砂交联法。虽然聚乙烯醇水凝胶的生物相容性、力学性能较为优异，但是由于聚乙烯醇分子结构中不含功能性基团，导致水凝胶的抗菌和粘附等性能明显不足，无法满足多功能的应用需求，因此，有必要对其进行功能化修饰。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述问题和不足，提供一种全新的改性聚乙烯醇多功能水凝胶及其制备方法和应用。本发明将聚乙烯醇、单宁酸、聚多巴胺和尿素复合得到改性聚乙烯醇多功能水凝胶，其中，单宁酸的加入提高了水凝胶的粘附性能和抗氧化性能，聚多巴胺则同时提高了水凝胶的粘附性能、抗菌性能和光热性能。为实现上述目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种改性聚乙烯醇多功能水凝胶的制备方法，具体包括以下步骤：首先，合成聚多巴胺，接着，配制聚乙烯醇/聚多巴胺复合分散液，再加入尿素、单宁酸，反应得到改性聚乙烯醇多功能水凝胶。

进一步的，反应所需聚乙烯醇、聚多巴胺、尿素、单宁酸的质量比为1:0.02～0.1:3～15:1.5。

进一步的，聚多巴胺的合成方法具体如下：称取一定量多巴胺粉末加入到乙醇溶液中，用NaOH溶液调节混合液的pH至9，搅拌反应16小时后离心分离，所得固体烘干即为聚多巴胺。

进一步的，聚乙烯醇/聚多巴胺分散液的配制方法如下：按比例将聚多巴胺、聚乙烯醇投入容器中，再加入去离子水并升温至85～95℃，在此温度下充分搅拌(约1～2小时)，使聚乙烯醇完全溶解，同时，聚多巴胺分散均匀即可。

进一步的，聚乙烯醇/聚多巴胺分散液中聚乙烯醇的质量百分浓度为6％～15％。

进一步的，原料中的尿素以尿素水溶液的形式引入。尿素主要起到调控聚乙烯醇和单宁酸成胶的作用，单纯的聚乙烯醇和单宁酸交联程度过于紧密，并不利于多酚基团的暴露，适当性的加入尿素可以降低水凝胶的交联程度，让更多多酚基团暴露出来，从而提高水凝胶的粘附性能。

更进一步的，尿素的质量百分浓度为37.5％。

进一步的，原料单宁酸以单宁酸水溶液的形式引入。

更进一步的，单宁酸的质量百分浓度为15％。

进一步的，加入单宁酸后在室温下搅拌反应1～5分钟。

本发明的另一重目的在于提供一种改性聚乙烯醇多功能水凝胶，该水凝胶同时表现出优异的抗菌、粘附、抗氧化、抗溶胀、自愈、光热和可塑性。