一种快速成胶水凝胶及制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种快速成胶水凝胶及制备方法与应用，原料包括明胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶与水，制备方法包括聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶，制备混合溶液，超声加热，3D打印，浸泡饱和盐溶液。本发明专利技术的明胶网络及PHEMA微凝胶、90DSGelMMA交联剂赋予水凝胶良好的机械性能，进一步浸泡饱和盐溶液后，水凝胶强度进一步提升，拉伸强度最高可达1.1MPa，断裂伸长率为463％。通过挤出式生物3D打印机可快速获得特定形状的水凝胶，且90％DSGelMA可缩短打印时间。所述快速成胶水凝胶在胰酶溶液中，4h即可完全降解，降解产物无细胞毒性。降解产物无细胞毒性。降解产物无细胞毒性。

【技术实现步骤摘要】
一种快速成胶水凝胶及制备方法与应用


[0001]本专利技术属于生物医用材料
，涉及水凝胶，尤其涉及一种快速成胶水凝胶及制备方法与应用。

技术介绍

[0002]水凝胶是目前广泛应用于高端医用敷料领域的一种新型材料。它是一种由物理相互作用或者化学反应使亲水性聚合物交联形成三维网络结构的材料，能够在水中充分溶胀而不溶解。水凝胶在作为组织工程材料时具有如下优点：(1)水凝胶内部含有大量的水，有效维持组织微环境平衡；(2)生物相容性良好，组织刺激性较低；(3)可原位凝胶化或通过注射填充任意形状的空腔。以上特点使水凝胶在生物医学，如生物支架、细胞培养、药物控释、生物传感器等领域具有广阔的应用前景。
[0003]近年来，水凝胶在各个领域的应用越来越广泛，但传统的高分子水凝胶往往存在着结构单一、力学性能弱等缺陷。
[0004]为了解决这些问题，研究人员通过各种方法制备具有功能化的水凝胶，然而制备时间通常较久，另外还有可能用到紫外设备，长时间使用下，紫外设备内部温度剧烈升高，容易引起安全隐患，并且长时间的反应在工业化生产中难以实现。

技术实现思路

[0005]为了解决现有水凝胶机械性能较差，不可降解，制备时间久，不易产业化的问题，本专利技术第一个目的是提供了一种快速成胶水凝胶，具有优异的拉伸强度，自恢复性和可降解性。
[0006]本专利技术第二个目的是提供了该快速成胶水凝胶的制备方法，操作简单，高效环保，对环境友好且易于产业化。
[0007]本专利技术第三个目的是本专利技术提供了一种快速成胶水凝胶在生物材料3D打印中的应用。
[0008]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0009]本专利技术首先提供了一种快速成胶水凝胶，所述快速成胶水凝胶的原料包括明胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶与水。
[0010]在本专利技术中，，明胶网络及PHEMA微凝胶的填充赋予水凝胶良好的机械性能，进一步浸泡饱和盐溶液后，水凝胶强度进一步提升，拉伸强度最高可达1.1MPa，断裂伸长率为463％。
[0011]最终得到的水凝胶在胰酶溶液中，4h即可完全溶解，降解产物无细胞毒性。
[0012]作为本专利技术的一种优选方案，按重量份数计，明胶为10
‑
25份，聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶为26
‑
46份，水为10份。
[0013]本专利技术还提供了快速成胶水凝胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0014]1)合成聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶：将聚甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂、过硫酸钾与
聚乙二醇溶解于水中，除氧，反应，透析冻干后得到聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶；
[0015]2)将步骤1)得到的聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶，明胶与水混合均匀，得到混合溶液；
[0016]3)将步骤2)得到的混合溶液加热，超声，再置于
‑
20℃中3
‑
8min；
[0017]4)3D打印得到相应形状的水凝胶初体；
[0018]5)将步骤4)得到的水凝胶初体浸泡于饱和盐溶液中，得到快速成胶水凝胶。
[0019]作为本专利技术的一种优选方案，按重量份数计，聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶为1.2份，交联剂为0.05份，过硫酸钾为0.05份，聚乙二醇为1.5份，水为10份。
[0020]作为本专利技术的一种优选方案，所述交联剂为70％接枝率的甲基丙烯酰化明胶(70DSGelMA)、90％接枝率的甲基丙烯酰化明胶(90DSGelMA)或亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)。
[0021]在本专利技术中，优选的交联剂为90％接枝率的甲基丙烯酰化明胶(90DSGelMA)，90DSGelMA具有更多的双键，使水凝胶的强度更高，且打印时间短。
[0022]作为本专利技术的一种优选方案，步骤2)中，按重量份数计，明胶为10
‑
25份，聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶为26
‑
46份，水为10份。
[0023]作为本专利技术的一种优选方案，步骤3)中，加热的温度为40
‑
60℃。
[0024]在本专利技术中，加热温度更优选为55℃，在55℃下，溶解的预液更加均匀，能耗小。
[0025]作为本专利技术的一种优选方案，步骤5)中，饱和盐溶液为饱和硫酸铵溶液、饱和硫酸钠溶液或饱和硫酸钾溶液中的一种。
[0026]在本专利技术中，更优选的饱和盐溶液为饱和硫酸钠溶液，浸泡饱和硫酸钠溶液得到的水凝胶强度更高。
[0027]作为本专利技术的一种优选方案，步骤5)中，浸泡时间为8
‑
48h。
[0028]本专利技术最后提供了快速成胶水凝胶在生物材料3D打印中的应用。
[0029]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0030]1)本专利技术的明胶网络及PHEMA微凝胶、90DSGelMMA交联剂赋予水凝胶良好的机械性能，进一步浸泡饱和盐溶液后，水凝胶强度进一步提升，拉伸强度最高可达1.1MPa，断裂伸长率为463％。通过挤出式生物3D打印机可快速获得特定形状的水凝胶，且90％DSGelMA可缩短打印时间。所述快速成胶水凝胶在胰酶溶液中，4h即可完全降解，降解产物无细胞毒性。
[0031]2)本专利技术的制备方法操作简单，高效且环保，对环境友好，易于产业化。附图说明
[0032]此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。
[0033]图1为实施例1
‑
3所得的水凝胶的拉伸应力
‑
应变曲线。
[0034]图2为实施例4
‑
5所得的水凝胶的拉伸应力
‑
应变曲线。
[0035]图3为实施例6
‑
7所得的水凝胶的拉伸应力
‑
应变曲线。
[0036]图4为实施例8
‑
9所得的水凝胶的拉伸应力
‑
应变曲线。
[0037]图5为实施例1、实施例10、实施例11所得的水凝胶的打印所需时间。
[0038]图6为实施例1所得的水凝胶在恢复15min后的拉伸循环曲线。
[0039]图7为实施例1所得的水凝胶的可降解性。
[0040]图8为实施例1所得的不同形状的水凝胶。
具体实施方式
[0041]下面将结合本专利技术实施例，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0042]本专利技术中所用的原料，均可从市场购得。
[0043]实施例1
[0044]本实施例提供了快速成胶水凝胶的制备方法，包括：
[0045](1)将1.2g HEMA、0.05g 90DSGelMA、0.05g K本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种快速成胶水凝胶，其特征在于，所述快速成胶水凝胶的原料包括明胶、聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶与水。2.根据权利要求1所述的一种快速成胶水凝胶，其特征在于，按重量份数计，明胶为10
‑
25份，聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶为26
‑
46份，水为10份。3.一种如权利要求1或2所述的快速成胶水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：1)合成聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶：将聚甲基丙烯酸羟乙酯、交联剂、过硫酸钾与聚乙二醇溶解于水中，除氧，反应，透析冻干后得到聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶；2)将步骤1)得到的聚甲基丙烯酸羟乙酯微凝胶，明胶与水混合均匀，得到混合溶液；3)将步骤2)得到的混合溶液加热，超声，再置于
‑
20℃中3
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8min；4)3D打印得到相应形状的水凝胶初体；5)将步骤4)得到的水凝胶初体浸泡于饱和盐溶液中，得到快速成胶水凝胶。4.根据权利要求3所述的快速成胶水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1)中，按重量份数计，聚甲基丙烯酸羟...

【专利技术属性】
技术研发人员：张莉，陈凌东，何苗苗，甄辉，徐萍华，鲍娇慧，
申请(专利权)人：浙江省医疗器械检验研究院国家食品药品监督管理局杭州医疗器械质量监督检验中心，
类型：发明
国别省市：