[发明专利]一种冷致高强度导电可德胶低共晶水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种冷致高强度导电可德胶低共晶水凝胶的制备方法，步骤为：将可德胶分散在低共晶溶剂(DES)和水的混合溶剂中，搅拌得到分散液，再将分散液转移至模具，恒温水浴锅中加热，取出冷却，得高强度导电可德胶低共晶水凝胶。本发明涉及的可德胶低共晶水凝胶的制备方法和制备过程简单，处理后的分散液加热时形成均匀溶液，冷却时形成凝胶(冷致凝胶)；制备过程中所涉及的原料天然可再生、生物相容和生物可降解、环境友好、无污染，所得到的可德胶低共晶水凝胶具有优异的力学性能，可拉伸、可压缩、柔韧有弹性，具有较高导电性能和抗菌性能，在3D打印、组织工程、药物载体、医用敷料、柔性电子等方面有广泛的应用前景。

技术领域

本发明属于材料技术领域，涉及一种冷致高强度导电可德胶低共晶水凝胶的制备方法。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

可德胶是唯一完全由β-1，3-D-葡萄糖单元构成的直链纯葡聚糖，又称可得然胶、凝胶多糖或热凝胶多糖。可德胶特有的药理属性使其在生物医学领域备受关注，但即使较高温度下可德胶大分子通过物理自交联形成的水凝胶，其力学性能仍不能满足生物医学领域的大多数应用要求，如作为组织工程材料可德胶水凝胶缺乏一定的韧性和组织负载能力，尤其高温凝胶化更是在一定程度上限制了可德胶的生物医学应用。可德胶水凝胶不仅力学性能差，而且以水为分散介质的水凝胶因水易挥发、凝固点高导致其耐侯性差；虽然有文献报道了以甘油、DMSO等有机溶剂为分散介质的可德胶凝胶在一定程度上可提高力学性能和耐侯性，但此类可德胶凝胶不导电。因此，如何解决制备的可德胶水凝胶力学性能差、耐侯性差、不导电的这些问题已成为迫切的需求。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的是提供一种冷致高强度导电可德胶低共晶水凝胶的制备方法与应用，该方法在制备过程中引入DES，其与水形成混合溶剂作为凝胶分散介质，制备的可德胶低共晶水凝胶具有优良的力学性能和导电性，可拉伸、可压缩、柔韧有弹性。

为了解决以上技术问题，本发明的技术方案为：

一方面，一种冷致高强度可德胶低共晶水凝胶的制备方法，包括：

1)将氢键受体和氢键给体混合，加热搅拌直至得到澄清透明的溶液，冷却得到低共晶溶剂DES；

2)将步骤1)得到的DES和水混合，得到DES-水混合溶剂；

3)将可德胶加入到步骤2)得到的DES-水混合溶剂中，搅拌得到分散液；

4)将步骤3)得到的分散液转移至模具，恒温水浴锅中加热，取出冷却，即得；

所述氢键受体为氯化胆碱、甜菜碱中的一种或两种；所述氢键给体为羧酸。

另一方面，一种冷致高强度可德胶低共晶水凝胶，由上述制备方法获得。

第三方面，本发明还提供了冷致高强度可德胶低共晶水凝胶在3D打印、组织工程、药物载体、医用敷料、柔性电子中的应用。

本发明一个或多个技术方案具有以下有益效果：

1、本发明涉及的可德胶低共晶水凝胶的制备方法和制备过程简单，预处理后的分散液加热时形成均匀溶液，冷却时形成凝胶(冷致凝胶)；制备过程中所涉及的原料天然可再生、生物相容和生物可降解、环境友好、无污染。

2、本发明在制备过程中引入DES，其与水形成混合溶剂作为凝胶分散介质，提高了可德胶凝胶的力学性能和耐侯性，并增加凝胶的导电性。凝胶的性能可通过改变低共晶溶剂的组成、低共晶溶剂与水的比例、可德胶的浓度、加热温度和时间进行调控，本发明方法制得的可德胶低共晶水凝胶具有优良的力学性能和导电性，可拉伸、可压缩、柔韧有弹性，并且具有抗菌性，在3D打印、组织工程、药物载体、医用敷料、柔性电子等方面有广泛的应用前景。