[发明专利]一种电刺激-近红外双重响应高强度水凝胶的制备方法

摘要

本发明公开了一种电刺激‑近红外双重响应高强度水凝胶的制备方法。先以温敏性聚合物单体为主要原料，掺入天然高分子，制备出具有半互穿网络结构的温敏可变形水凝胶；随后利用水凝胶的溶胀作用依次吸附氧化剂、吡咯单体，使吡咯单体充分渗入水凝胶网络中并被氧化剂氧化形成聚吡咯。由于聚吡咯的引入，该法制备的水凝胶具有导电性和近红外响应性。当该水凝胶处于通电状态或者在受到近红外光照时，其温度升高，致使水凝胶结构中的温敏性聚合物网络收缩，从而产生体积和形状变化，实现光、电双刺激响应，同时其刺激响应行为具有良好的灵敏度。本发明制备的水凝胶还具有良好的机械性能和生物相容性，可应用于药物控释系统、记忆元件开关等多领域。

主权项

1.一种电刺激‑近红外双重响应高强度水凝胶的制备方法，其特征是，步骤如下：1A、水凝胶的制备：将0.226 g的N‑异丙基丙烯酰胺 NIPAM和浓度范围为0.1 g的可溶性壳聚糖溶于2 ml去离子水，充分搅拌；然后向混合溶液中依次加入2mg交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺Bis，10 μl TMEDA，向溶液中通入氮气，以去除溶液中的氧气，再快速加入10 mg过硫酸铵APS，在室温条件下聚合10 h，得到具有半互穿网络结构的水凝胶；1B、吸附氧化剂：将1A步中所制备的水凝胶置于5ml浓度为0.06g/ml的氯化三铁溶液中浸泡10 h，得到吸附了氧化剂的水凝胶；1C、吡咯单体的吸附及氧化：将1B步中吸附了氧化剂的水凝胶浸泡在4ml质量分数为1%的吡咯溶液中，在冰浴条件下避光放置24h,使吡咯单体充分渗入水凝胶网络中并被氧化形成聚吡咯，从而得到具有电刺激‑近红外双重响应的水凝胶；或者，2A、水凝胶的制备：将300 ml甲基丙烯酸‑N,N‑二甲氨基乙酯DMAEMA和0.1 g海藻酸钠溶于2 ml去离子水，充分搅拌，然后向混合溶液中依次加入2 mg交联剂N，N‑亚甲基双丙烯酰胺Bis，10 μl TMEDA，向溶液中通入氮气，以去除溶液中的氧气，再快速加入20 mg过硫酸铵APS和10 mg亚硫酸钠，在室温条件下聚合10 h，得到具有半互穿网络结构的水凝胶；2B、吸附氧化剂：将2A步中所制备的水凝胶置于5ml浓度为0.06g/ml的过硫酸钾溶液中浸泡10 h，得到吸附了氧化剂的水凝胶；2C、吸附吡咯以及吡咯的氧化：将2B步中吸附了氧化剂的水凝胶浸泡在4ml质量分数为1%的吡咯溶液中，在冰浴的条件下避光放置24 h,使吡咯单体充分渗入水凝胶网络中并被氧化形成聚吡咯，从而得到具有电刺激‑近红外双重响应水凝胶；或者，3A、水凝胶的制备：将0.226 g N‑异丙基丙烯酰胺NIPAM和0.2 g水溶性壳聚糖溶于2 ml去离子水，充分搅拌，然后向混合溶液中依次加入2 ml PEGDMA，10 μl TMEDA，向溶液中通入氮气，以去除溶液中的氧气，再快速加入40 mg过硫酸钾KPS，在室温条件下聚合10 h，得到具有半互穿网络结构的水凝胶；3B、吸附氧化剂：将3A步中所制备的水凝胶置于10ml浓度为0.03g/ml的过硫酸钾溶液中浸泡10 h，得到吸附了氧化剂的水凝胶；3C、吸附吡咯以及吡咯的氧化：将3B步中吸附了氧化剂的水凝胶浸泡在4ml质量分数为2.5%的吡咯溶液中，在避光的环境下放置24 h,使吡咯单体充分渗入水凝胶网络中并被氧化形成聚吡咯，从而得到具有电刺激‑近红外双重响应水凝胶；或者，4A、水凝胶的制备：将0.3 g N‑异丙基丙烯酰胺NIPAM和0.2 g明胶溶于2 ml去离子水，充分搅拌；然后向混合溶液中依次加入4 ml PEGDMA，20 μl TMEDA，向溶液中通入氮气，以去除溶液中的氧气，再快速加入40 mg过硫酸铵APS，在室温条件下聚合10 h，得到具有半互穿网络结构的水凝胶；4B、吸附氧化剂：将4A步中所制备的水凝胶置于5ml浓度为0.048g/ml的氯化三铁溶液浸泡10 h，得到吸附了氧化剂的水凝胶；4C、吸附吡咯以及吡咯的氧化：将4B步中吸附了氧化剂的水凝胶浸泡在5ml质量分数为1.6%的吡咯溶液中，在避光的环境下放置24 h,使吡咯单体充分渗入水凝胶网络中并被氧化形成聚吡咯，从而得到具有电刺激‑近红外双重响应水凝胶。