一种低溶胀、高吸水性水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供一种低溶胀、高吸水性水凝胶及其制备方法和应用。本发明专利技术的水凝胶包括按照如下重量百分比计算的组分：2.5～10％聚乙烯醇，20～25％丙三醇，1.5～1.6氧化海藻酸钠，3～9％壳聚糖衍生物，1～5％MOF材料，余量为水。本发明专利技术通过在水凝胶体系中添加一种金属有机骨架材料MOF，该添加剂能以水凝胶基质中的亲水性基团，如羧基、羟基、离子基团为固定金属节点，进而很好地附着在水凝胶的网络结构上，可以将聚乙烯醇

【技术实现步骤摘要】
一种低溶胀、高吸水性水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术属于敷料
，具体涉及一种低溶胀、高吸水性水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]自“湿性伤口愈合理论”被证实其科学性以来，以“湿性伤口愈合理论”为基础的新型伤口敷料发展迅速。新型伤口敷料主要包括薄膜敷料、水胶体敷料、泡沫类敷料、水凝胶敷料四种。水凝胶敷料内部具有大量亲水基团，能够吸收血液和多余的伤口渗出液，并且给创面提供一个清凉湿润的环境。在舒缓伤口疼痛的同时，有助于肉芽组织、上皮细胞增殖，促进伤口恢复。水凝胶敷料不会与伤口新生组织粘连，在更换敷料时不会造成伤口撕裂。水凝胶敷料质地柔软，保护伤口免受二次伤害，隔绝细菌和尘埃污染伤口，防止伤口处体液和水分过度流失。但是渗出液的积累会促进伤口处的细菌繁殖，容易造成感染。另外，水凝胶的机械强度低，这些缺点限制了水凝胶敷料的应用。
[0003]抗菌水凝胶敷料按照是否负载抗菌剂可分为自身抗菌水凝胶敷料和负载抗菌水凝胶敷料。自身抗菌水凝胶如壳聚糖及其衍生物对多种细菌、真菌具有广谱、高效的抗菌活性，并且有优良的生物特性，使其成为理想的天然抗菌剂。壳聚糖分子结构中存在带正电的氨基，易与呈负电性的菌体相吸附，是壳聚糖抗菌性能的关键。但壳聚糖分子间及分子内存在大量氢键，具有稳定的结晶结构，不溶于中性和碱性水溶液。通过化学改性能在保持甚至提高其抗菌性的同时提高在水中的溶解性，扩展壳聚糖在水凝胶中的应用，如季铵化壳聚糖、羧甲基壳聚糖及羟丙基壳聚糖等。
[0004]现有的对抗菌水凝胶的改性均集中在力学强度的提升，如中国专利《辐照交联壳聚糖/明胶/聚乙烯醇水凝胶敷料及其制备方法和应用》采用辐照交联的方式，提高水凝胶敷料的机械强度。
[0005]但是在实际运输以及使用过程中，除了需要上述水凝胶具有很好的抗菌效果和力学强度之外，还希望水凝胶能够在保持较高的吸水性和力学强度的情况下，能够具有尽可能小的溶胀度。在某些特殊的高湿度环境下，例如随着全球贸易经济的多元化发展，商品的进出口率日益增大，而在进出口贸易中，海运是运输的主力，在海运途中，集装箱难免会被海浪打湿，集装箱中的环境湿度较大，水凝胶极易发生吸水溶胀，进而造成挤压破损。
[0006]为了降低水凝胶由于吸水体积膨胀导致的破碎率，降低运输破损率，需要开发一种同时具有较高吸水性能和较低的溶胀度的水凝胶。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的在于克服现有的水凝胶的高吸水性和低溶胀度难平衡的缺陷，提供一种低溶胀、高吸水性水凝胶。
[0008]本专利技术的另一目的在于，提供所述低溶胀、高吸水性水凝胶的制备方法。
[0009]本专利技术的另一目的在于，提供所述低溶胀、高吸水性水凝胶在制备伤口愈合材料
中的应用。
[0010]为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0011]一种低溶胀、高吸水性水凝胶，包括按照如下重量百分比计算的组分：2.5～10％聚乙烯醇，20～25％丙三醇，2～6％氧化海藻酸钠，3～9％壳聚糖衍生物，1～5％MOF材料，余量为水。
[0012]本专利技术的水凝胶中，存在两种交联网络结构：一种是氧化海藻酸钠与壳聚糖衍生物通过席夫碱化学交联形成的化学交联网络结构，这种化学交联网络结构具有很好的力学强度；另一种是互穿在化学交联网络结构中，且通过氢键作用形成的聚乙烯醇
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丙三醇物理交联网络结构，羟基的存在使材料具有很好的吸水性能。但是聚乙烯醇
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丙三醇物理交联网络结构由于靠氢键作用连接，在水凝胶吸水后，物理交联网络结构会被水的氢键作用平破坏掉，进而造成水凝胶体积的溶胀；但是如果减少聚乙烯醇
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丙三醇物理交联网络结构的占比，氧化海藻酸钠与壳聚糖衍生物化学交联网络结构占比会增大，水凝胶的拉伸强度会下降，因此，水凝胶的高吸水性能和低溶胀性能之间无法同时得到提升。
[0013]本专利技术人创造性地发现，如在上述水凝胶体系中添加一种MOF材料，能以水凝胶基质中的亲水性基团，如羧基、羟基、离子基团为固定金属节点，进而很好地附着在水凝胶的网络结构上，将聚乙烯醇
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丙三醇物理交联网络结构与化学交联网络结紧密结合到一起，这样可以在一定程度上降低水凝胶的溶胀度；另一方面，该添加物还具有较高的孔隙度，可以缓解水凝胶吸水后的体积膨胀。在高表面吸附能和高孔隙度双重作用下，能够在不影响吸水性能的基础上，显著降低水凝胶吸水后的溶胀度。
[0014]本专利技术人通过研究还发现，对于MOF材料的用量，如添加量太低，不能很好地达到同时提高水凝胶的吸水性和降低水凝胶的溶胀度的效果；如添加量过高，还会对水凝胶的力学强度产生一定的负面影响。因此，只有在合适的添加量下，才能够很好地平衡水凝胶的高吸水性和低溶胀率之间的关系，同时还能够保证水凝胶的力学强度不下降。
[0015]另外，本专利技术所选用的壳聚糖衍生物自身还带有很好的抗菌性能与生物相容性，因此能够很好地应用于制备伤口愈合材料中去。
[0016]需要说明的是，常规的壳聚糖衍生物均可用于本专利技术中。可选地，所述壳聚糖衍生物为季铵化壳聚糖、羧甲基壳聚糖或羟丙基壳聚糖中的一种或几种的组合。
[0017]可选地，所述聚乙烯醇(PVA)的聚合度为1500～2000。
[0018]为了使制备得到的水凝胶具有更高的吸水性和更低的溶胀度，优选地，所述低溶胀、高吸水性水凝胶，包括按照如下重量百分比计算的组分：5～9％聚乙烯醇，22～24％丙三醇，3～5％氧化海藻酸钠，4～8％壳聚糖或壳聚糖衍生物，2～4％MOF材料，余量为水。
[0019]更为优选地，所述低溶胀、高吸水性水凝胶，包括按照如下重量百分比计算的组分：8％聚乙烯醇，23％丙三醇，4％氧化海藻酸钠，6％壳聚糖或壳聚糖衍生物，3％MOF材料，余量为水。
[0020]优选地，所述MOF材料为ZIF
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8。
[0021]优选地，所述MOF材料的粒径为150～600nm。
[0022]在该MOF材料的粒径条件下，抗菌水凝胶敷料在保持高吸水性能的同时低溶胀性能进一步提升，力学强度也保持在较高水平。
[0023]所述低溶胀、高吸水性水凝胶的制备方法包括如下步骤：
[0024]S1.制备聚乙烯醇
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丙三醇前驱体溶液
[0025]将丙三醇、聚乙烯醇和水混合均匀后，在100～120℃下密闭回流1～2h得到聚乙烯醇
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丙三醇前驱体溶液；
[0026]S2.制备水凝胶前驱体溶液
[0027]将氧化海藻酸钠、壳聚糖衍生物、MOF材料加入到S1.得到的聚乙烯醇
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丙三醇前驱体溶液中混合均匀后，再在80～90℃下反应10～12h得到水凝胶前驱体溶液；
[0028]S3.将S2.得到的水凝胶前驱体溶液冷却至20～30℃即可得到所述低溶胀、高吸水性水凝胶。
[0029]需要说明的是，本专利技术中的氧化海藻酸钠是海藻酸钠经氧化后制备得本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种低溶胀、高吸水性水凝胶，其特征在于，包括按照如下重量百分比计算的组分：2.5～10％聚乙烯醇，20～25％丙三醇，2～6％氧化海藻酸钠，3～9％壳聚糖衍生物，1～5％MOF材料，余量为水。2.根据权利要求1所述低溶胀、高吸水性水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖衍生物为季铵化壳聚糖、羧甲基壳聚糖或羟丙基壳聚糖中的一种或几种的组合。3.根据权利要求1所述低溶胀、高吸水性水凝胶，其特征在于，所述聚乙烯醇的聚合度为1500～2000。4.根据权利要求1所述低溶胀、高吸水性水凝胶，其特征在于，所述MOF材料为ZIF
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8。5.根据权利要求1所述低溶胀、高吸水性水凝胶，其特征在于，包括按照如下重量百分比计算的组分：5～9％聚乙烯醇，22～24％丙三醇，3～5％氧化海藻酸钠，4～8％壳聚糖或壳聚糖衍生物，2～4％MOF材料，余量为水。6.根据权利要求1所述低溶胀、高吸水性水凝胶，其特征在于，所述MOF材料的粒径为150～600nm...

【专利技术属性】
技术研发人员：钱梦莎，鲁明，余小鸽，李影，丁超，
申请(专利权)人：广东金发科技有限公司，
类型：发明
国别省市：