【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及材料合成，具体涉及一种具有湿粘附的聚合物分子刷水凝胶及其制备方法。
技术介绍
1、水凝胶是一类具有“固液双相性”的材料，即具有作为固相的三维网状骨架以及作为液相的游离在骨架间的大量水分子，多变的、可定制的功能使得水凝胶材料在生物工程、再生医学、脑机接口等前沿领域备受青睐。在这些场景中，人体的湿环境给水凝胶的实际应用带来了极大的挑战。一方面，湿环境下水凝胶的组织粘附性较难构建，这意味着水凝胶无法稳定在所需的部位发挥所需的功能。另一方面，水凝胶大多具有吸水溶胀的特性，而溶胀会引起水凝胶体积、力学性能的显著改变从而导致材料失效。
2、针对湿粘附性问题，国内外学者做了许多优秀工作，广泛涉及体内应用(chem.rev.,2022,122,12864)、机理探究(chem.soc.rev.,2020,49,433)与模型构建(chem.soc.rev.,2021,50,13321)。目前，主流观点认为湿粘附性的挑战在于材料与基底间的粘附作用会被两者间的界面水层阻碍并破坏，从而导致较弱的、不稳定的粘附强度。基于此，一种自下而上的理性设计——引入高吸水性材料来吸收界面水，从而减少甚至消除界面水对粘附造成的不利影响，是一种显而易见的可行策略。在这方面，麻省理工学院zhao课题组的研究工作颇具代表(nature,2019,575,169)，他们利用聚丙烯酸(paa)的高吸水性，制备了一系列在湿环境下具有高强度粘附性的水凝胶材料。然而，paa的制备涉及单体的自由基聚合反应，反应残留的单体容易引起炎症反应，不适合在人体中使用。
3、水凝胶材料固有的高吸水性是一把“双刃剑”，在有效去除界面水的同时也加剧了水凝胶本身溶胀的问题，不受控制的溶胀最终会导致水凝胶在体内剥落、破碎，引起更严重的后果，控制材料的溶胀是另一个亟待解决的问题。此外，在人体内使用具有粘附性的材料时，有造成非目标组织之间发生粘连的风险，因此，设计具有不对称的粘附性是实际应用必须要考虑的问题。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供一种具有不对称湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶及其制备方法，该方法简单、经济、有效，所述聚合物分子刷水凝胶由高吸水性聚合物构成，其相较于传统块状paa水凝胶，具有更高的湿粘附强度并具有可设计的不对称性，良好的单体去除效率和可忽略的溶胀性。
2、为此，本专利技术提供一种具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，包括基底层和经主链接枝法(grafting from)共价交联在基底层上的聚合物分子刷，
3、其中，所述基底层的制备原料包括基底层引发剂、交联剂、不饱和化合物，所述不饱和化合物选自不饱和烯烃改性的高分子、不饱和烯烃改性的聚合物中的一种或多种；所述不饱和烯烃改性的高分子选自甲基丙烯酰化明胶(gelma)、甲基丙烯酰化海藻酸钠、甲基丙烯酰化透明质酸、甲基丙烯酰化壳聚糖、甲基丙烯酰化丝素蛋白中的一种或多种，进一步优选为gelma；所述不饱和烯烃改性的聚合物选自聚癸二酸甘油酯丙烯酸酯(pgsa)、聚乙二醇二甲基丙烯酸酯、聚乙二醇二丙烯酸酯中的一种或多种，进一步优选为pgsa。
4、优选的，不饱和烯烃改性的高分子经溶剂聚合固化成型，溶剂为水。
5、优选地，不饱和烯烃改性的高分子与溶剂的质量比为(1-10):50。
6、优选的，所述基底层引发剂为热引发剂或光引发剂中的一种；其中，“热引发剂”选自过硫酸铵(aps)、过硫酸钾、2,2-偶氮二异丁腈(aibn)、抗坏血酸、过氧化氢中的一种或多种，进一步优选为aps和aibn；“光引发剂”选自α-酮戊二酸(2-ka)、2-羟基-4’-(2-羟乙氧基)-2-甲基苯丙酮、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种，进一步优选为2-ka。
7、优选的，所述交联剂选自聚乙二醇二甲基丙烯酸酯(pegdma)、聚乙二醇二丙烯酸酯、n,n'-亚甲基双丙烯酰胺中的一种或多种，进一步优选为pegdma。
8、优选的，所述聚合物分子刷的制备原料包括：带电荷乙烯基单体和分子刷引发剂。
9、优选的，所述带电荷乙烯基单体选自丙烯酸(aa)及其衍生物、2-丙烯酰胺基-2-甲基丙磺酸(amps)、丙烯酰氧乙基三甲基氯化铵(atac)中的一种或多种，进一步优选为aa；
10、其中，“衍生物”选自2-甲基丙烯酸、2-(三氟甲基)丙烯酸、2-噻吩丙烯酸、2-呋喃丙烯酸、2-苯基丙烯酸、2-苄基丙烯酸中的一种或多种。
11、优选的，所述带电荷乙烯基单体经溶剂聚合固化成型，溶剂为水。
12、优选地，带电荷乙烯基单体与溶剂的质量比为(1-5):10。
13、优选的，所述分子刷引发剂为热引发剂或光引发剂中的一种；其中，“热引发剂”选自过硫酸铵(aps)、过硫酸钾、2,2-偶氮二异丁腈、抗坏血酸、过氧化氢中的一种或多种，进一步优选为aps；“光引发剂”选自α-酮戊二酸(2-ka)、光引发剂2959、二苯基(2,4,6-三甲基苯甲酰基)氧化膦中的一种或多种，进一步优选为2-ka。
14、本专利技术进一步提供一种上述具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
15、(1)将烯烃类化合物与基底层引发剂、交联剂混合均匀，倒入模具中进行固化，得到部分交联的水凝胶/弹性体；
16、(2)将带电荷乙烯基单体与分子刷引发剂混合均匀，倒于步骤(1)所得的部分交联的水凝胶/弹性体表面，静置，固化，得到带有聚合物分子刷的水凝胶/弹性体；
17、(3)将步骤(2)所得聚合物分子刷水凝胶/弹性体浸泡在水中，去除残留单体后得到具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶。
18、优选的，步骤(1)中基底层引发剂的质量浓度为0.1-2％(w/v)，和/或，交联剂的质量浓度为0-1％(w/v)。
19、优选的，步骤(1)所述的固化的方式有紫外光和/或加热。
20、优选的，紫外光的固化条件为波长250-400nm，进一步优选为365nm。
21、优选的，紫外光的固化时间为10-600s。
22、优选的，加热固化的温度为25-80℃，进一步优选为50-70℃。
23、优选的，加热固化的时间为10-600s。
24、优选的，步骤(2)中分子刷引发剂的质量浓度为0.1-2％(w/v)。
25、优选的，步骤(2)所述静置的时间为1-30min，进一步优选为5-10min。
26、优选的，步骤(2)所述的固化的方式有紫外光和/或加热。
27、优选的，紫外光固化条件为波长250-400nm，进一步优选为365nm。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，包括基底层和经主链接枝法共价交联在基底层上的聚合物分子刷；
2.根据权利要求1所述的具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，所述聚合物分子刷的制备原料包括：带电荷乙烯基单体和分子刷引发剂。
3.根据权利要求1所述的具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，不饱和烯烃改性的高分子与水聚合固化成型，与溶剂的质量比为(1-30):100。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述带电荷乙烯基单体需先经水聚合固化成型，与水的质量比为(1-5):10。
5.根据权利要求2所述的具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，所述聚合物分子刷水凝胶还满足以下任一条件：
6.一种权利要求1-5任一项所述具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中基底层引发剂的质量浓度为0.1-2％(w/v)，和/或，交联剂的质量浓度为0-1％(w/v)；和/或，步骤(2)中
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)所述的固化的方式有紫外光和/或加热；紫外光固化条件为波长250-400nm，固化时间10-600s；和/或，加热固化的温度为25-80℃，固化时间10-600s。
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述的固化的方式有紫外光和/或加热；紫外光固化条件为波长250-400nm，固化时间120-1800s；和/或，加热固化的温度为25-80℃，固化时间120-1800s。
...【技术特征摘要】
1.一种具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，包括基底层和经主链接枝法共价交联在基底层上的聚合物分子刷；
2.根据权利要求1所述的具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，所述聚合物分子刷的制备原料包括：带电荷乙烯基单体和分子刷引发剂。
3.根据权利要求1所述的具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，不饱和烯烃改性的高分子与水聚合固化成型，与溶剂的质量比为(1-30):100。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)所述带电荷乙烯基单体需先经水聚合固化成型，与水的质量比为(1-5):10。
5.根据权利要求2所述的具有湿粘附性的聚合物分子刷水凝胶，其特征在于，所述聚合物分子刷水凝胶还满足以下任一条件：
6.一种权利要求1-5任一项所述具有湿粘附性的聚合物...
【专利技术属性】
技术研发人员：李靖涛，白硕，王安河，张祎，
申请(专利权)人：中日友好医院中日友好临床医学研究所，
类型：发明
国别省市：
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