一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法技术

本发明专利技术的一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，将腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶分别用丙烯酰氯进行改性，使每种碱基分子接上双键。在以水为溶剂、以过硫酸钾为引发剂、以N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的情况下，将经改性的五种碱基分子分别与亲水性单体丙烯酰胺，经自由基聚合形成共价键交联的腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶。本发明专利技术的五种粘韧水凝胶同时具有优异的粘性性能和力学性能。该粘性对有机和无机材料均具有较高的粘结强度，并且具有良好的耐用性和反复粘性。该粘韧水凝胶在伤口敷料、组织粘合剂以及可穿戴设备等领域具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法
本专利技术属于高分子水凝胶
，涉及一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法。
技术介绍
水凝胶是由物理或化学键交联形成的具有三维网状结构的聚合物，其广泛的存在与自然界之中。水凝胶具有很高的含水量，与生物软组织及其相似，其在组织工程等领域具有重要作用。近几年来，粘性水凝胶受到了越来越多的关注，粘性水凝胶被广泛的应用在组织粘合剂，伤口敷料、可穿戴设备等领域。但是目前的粘性水凝胶大多具有较低的力学性能，阻碍了粘性水凝胶的发展。水凝胶优异的粘性性能取决于水凝胶体系良好的内聚力与粘结力的平衡关系。其中，当水凝胶的内聚力较大时，聚合物与基质表面产生有效的粘结作用就会受到限制，而当水凝胶的粘结力较大时，其内聚力又较弱导致水凝胶的力学性能低下，无法满足水凝胶在大载荷下的应用，这就限制了粘性水凝胶的应用范围。因此，开发出同时具有优异粘性和适当的力学强度的水凝胶显得尤为重要。目前粘性水凝胶主要有聚乙二醇-二氧化硅基粘性水凝胶、聚丙烯酸基粘性水凝胶、贻贝仿生粘性水凝胶、碱基增粘水凝胶等。其中碱基增粘水凝胶展示出了优异的粘性性能。碱基分子作为DNA的重要组成部分，在基因的传递和蛋白质的表达上起到了重要作用。因此碱基增粘水凝胶在组织工程和基因治疗上具有潜在的应用前景。为了使碱基增粘水凝胶具有优异的力学性能，进而扩宽粘性水凝胶的应用范围，一些有效的交联作用是值得考虑的。增加水凝胶的交联度是提高水凝胶力学性能的有效办法。共价键交联、氢键作用、疏水缔合作用、电荷作用等作用被广泛的用于提高水凝胶的力学性能。其中共价键交联可以显著地改善水凝胶的力学性能，是一种较为理想的交联方式。
技术实现思路
为了解决水凝胶无法同时具有优异粘性和韧性的问题，本专利技术的目的是将碱基分子和化学交联剂共同引入到聚丙烯酰胺水凝胶体系中，通过改变碱基和化学交联剂的含量来调节水凝胶的力学性能及粘性性能。其中碱基分子作为粘性因子，赋予水凝胶优异的粘性性能；并且依靠碱基间的氢键作用以及共价键的协同作用，使水凝胶具有优异的力学性能。本专利技术的一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，包括腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶的制备体系；所述的碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶。（1）所述的制备体系的步骤和条件如下:a.碱基的改性将腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶分别与三乙胺溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的碱基溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应5～7小时，得到改性的碱基单体溶液；将所得到的改性的碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的碱基单体；其中，碱基单体、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.1～1.3:1.4～1.6；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1。b.共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶的制备将接有双键的腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶碱基单体分别与化学交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、单体丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾加入到去离子水中，并在室温下搅拌反应至溶液澄清透明，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10～30g/L、0.02～0.1g/L、200g/L、4g/L；将上述配制好的溶液装入反应器中，然后将反应器置于65℃～75℃的烘箱中反应5～6小时，最终制得共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶；接有双键的碱基单体:N,N’-亚甲基双丙烯酰胺:单体丙烯酰胺:过硫酸钾质量比为10～30:0.02～0.1:200:4。有益效果:一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，包括腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶的制备体系；所述的碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶。本专利技术将碱基分子和化学交联剂引入到聚丙烯酰胺的水凝胶体系中，依靠碱基间的氢键以及共价键的协同作用，使得该水凝胶体系具有优异的粘性和韧性。制得的腺嘌呤粘韧水凝胶的剥离强度为600N/m，拉伸强度为157kPa。制得的鸟嘌呤粘韧水凝胶的剥离强度为508N/m，拉伸强度为148kPa。制得的胸腺嘧啶粘韧水凝胶的剥离强度为556N/m，拉伸强度为134kPa。制得的胞嘧啶粘韧水凝胶的剥离强度为538N/m，拉伸强度为126kPa。制得的尿嘧啶粘韧水凝胶的剥离强度为563N/m，拉伸强度为152kPa。这种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶的制备体系成功的实现了水凝胶同时具有优异的粘性和力学性能。这种具有优异粘性和韧性的水凝胶在组织工程、生物医药等领域等具有重要意义。具体实施方式实施例1一种共价键交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶的制备体系如下:a.腺嘌呤的改性将1.35g（0.01mol）腺嘌呤和1.94mL（0.014mol）三乙胺溶于20ml二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的腺嘌呤溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入0.9ml（0.011mol）丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应6小时，得到改性的腺嘌呤碱基单体溶液；将改性的腺嘌呤碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的腺嘌呤碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的腺嘌呤碱基单体；其中，腺嘌呤、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.1:1.4；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1。b.腺嘌呤粘韧水凝胶的制备将0.1g接有双键的腺嘌呤碱基单体、0.0002g化学交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、2g单体丙烯酰胺和0.04g引发剂过硫酸钾加入到10ml去离子水中，并在室温下搅拌反应至溶液澄清透明，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L、0.02g/L、200g/L、4g/L；将上述配制好的溶液装入反应器中，然后将反应器置于70℃的烘箱中反应5小时，最终制得腺嘌呤粘韧水凝胶；接有双键的腺嘌呤碱基单体:N,N’-亚甲基双丙烯酰胺:丙烯酰胺:过硫酸钾质量比为10:0.02:200:4。制备的共价交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶剥离强度的测试方法：制备长度为10cm,宽度为2cm,厚度为0.06mm的水凝胶试样，用CT3质构仪进行90°的剥离强度测试，剥离距离为8cm，触发点负荷为0.067N,剥离速度为5mm/s,测试的基板为铝制。制备的共价交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶拉伸强度的测试方法：将水凝胶样品制成哑铃状，其标距长度为30mm，宽度为4mm，厚度为6mm，用电子万能材料试验机进行拉伸测试，测试速度为100mm/min。用实施例1中剥离强度的测试方法，实施例1中制得的共价键交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶的剥离强度为355N/m。用实施例1中拉伸强度的测试方法，实施例1中制得的共价键交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶的拉伸强度为47kPa。实施例2一种共价键交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶的制备体系如下:a.腺嘌呤的改性将1.35g（0.01mol）腺嘌呤和2.10mL（0.015mol）三乙胺溶于20ml二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的腺嘌呤溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入0.95ml（0.0本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，其特征在于，包括腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶的制备体系；所述的碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶；（1）所述的制备体系的步骤和条件如下:a.碱基的改性将腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶分别与三乙胺溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的碱基溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应5～7小时，得到改性的碱基单体溶液；将改性的碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的碱基单体；其中，碱基单体、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.1～1.3:1.4～1.6；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1；b.共价交联的碱基仿生粘韧水凝胶的制备将接有双键的腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶碱基单体分别和化学交联剂N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺、单体丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾加入到去离子水中，并在室温下搅拌反应至溶液澄清透明，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10～30g/L、0.02～0.1g/L、200g/L、4g/L；将上述配制好的溶液装入反应器中，然后将反应器置于65℃～75℃的烘箱中反应5～6小时，最终制得共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶；接有双键的碱基单体:N,N’‑亚甲基双丙烯酰胺:丙烯酰胺:过硫酸钾质量比为10～30:0.02～0.1:200:4。...

【技术特征摘要】
1.一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，其特征在于，包括腺嘌呤粘韧水凝胶、鸟嘌呤粘韧水凝胶、胸腺嘧啶粘韧水凝胶、胞嘧啶粘韧水凝胶、尿嘧啶粘韧水凝胶的制备体系；所述的碱基包括腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶、尿嘧啶；（1）所述的制备体系的步骤和条件如下:a.碱基的改性将腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶分别与三乙胺溶于二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的碱基溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应5～7小时，得到改性的碱基单体溶液；将改性的碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的碱基单体；其中，碱基单体、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.1～1.3:1.4～1.6；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1；b.共价交联的碱基仿生粘韧水凝胶的制备将接有双键的腺嘌呤、鸟嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和尿嘧啶碱基单体分别和化学交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、单体丙烯酰胺、引发剂过硫酸钾加入到去离子水中，并在室温下搅拌反应至溶液澄清透明，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10～30g/L、0.02～0.1g/L、200g/L、4g/L；将上述配制好的溶液装入反应器中，然后将反应器置于65℃～75℃的烘箱中反应5～6小时，最终制得共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶；接有双键的碱基单体:N,N’-亚甲基双丙烯酰胺:丙烯酰胺:过硫酸钾质量比为10～30:0.02～0.1:200:4。2.如权利要求1所述的一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，其特征在于，所述的共价键交联的腺嘌呤仿生粘韧水凝胶制备方法的步骤和条件如下:a.腺嘌呤的改性将0.01mol腺嘌呤和0.016mol三乙胺溶于20ml二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的腺嘌呤溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入0.013mol丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应6小时，得到改性的腺嘌呤碱基单体溶液；将改性的腺嘌呤碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的腺嘌呤碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的腺嘌呤碱基单体；其中，腺嘌呤、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.3:1.6；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1；b.腺嘌呤粘韧水凝胶的制备将接有双键的腺嘌呤碱基单体、化学交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、单体丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾加入到去离子水中，并在室温下搅拌反应至溶液澄清透明，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L、0.1g/L、200g/L、4g/L；将上述配制好的溶液装入反应器中，然后将反应器置于70℃的烘箱中反应5小时，最终制得共价键交联的腺嘌呤粘韧水凝胶；接有双键的腺嘌呤碱基单体:N,N’-亚甲基双丙烯酰胺:丙烯酰胺:过硫酸钾质量比为10:0.1:200:4。3.如权利要求1所述的一种共价键交联的碱基仿生粘韧水凝胶体系的制备方法，其特征在于，所述的共价键交联的鸟嘌呤仿生粘韧水凝胶的制备方法的步骤和条件如下:a.鸟嘌呤的改性将0.01mol鸟嘌呤和0.016mol三乙胺溶于20ml二甲基甲酰胺（DMF）中，配制成摩尔浓度为0.5mol/L的鸟嘌呤溶液；将溶液置于冰浴中搅拌30min后加入0.013mol丙烯酰氯，在氮气保护下，室温下搅拌反应6小时，得到改性的鸟嘌呤碱基单体溶液；将改性的鸟嘌呤碱基单体溶液滴入到乙醚溶剂中，然后将改性的鸟嘌呤碱基单体进行沉降析出，得到接有双键的鸟嘌呤碱基单体；其中，鸟嘌呤、丙烯酰氯和三乙胺间的摩尔比为1:1.3:1.6；乙醚的体积用量与被沉降溶液的体积比为10:1；b.鸟嘌呤粘韧性水凝胶的制备将接有双键的鸟嘌呤碱基单体、化学交联剂N,N’-亚甲基双丙烯酰胺、单体丙烯酰胺和引发剂过硫酸钾加入到去离子水中，并在室温下搅拌反应至溶液澄清透明，溶液中上述各物质的质量浓度分别为10g/L、0.1g/L、200g/L、4g/L；将上述配制好的溶液装入反应器中，然后将反应器置于70℃的烘箱中反应5小时，最终制得鸟嘌呤粘韧水凝胶；接有双键的鸟嘌呤...

【专利技术属性】
技术研发人员：高光辉，张钦，刘鑫，任秀艳，
申请(专利权)人：长春工业大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22