【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于高分子水凝胶，具体涉及一种强韧双网络水凝胶及其制备方法与应用。
技术介绍
1、公开该
技术介绍
部分的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、半月板是股骨髁和胫骨平台之间的楔形关节软骨，承受来自各个方向的多种力，如压缩、拉伸、撕裂等。目前，由于老龄化社会的到来和运动损伤的增加，半月板损伤和退化被认为是严重的肌肉骨骼疾病之一，可能导致膝关节功能障碍、显著疼痛甚至残疾。治疗半月板损伤最常用的方法是半月板切除术，虽然半月板切除术可以部分缓解疼痛，但仍然存在关节软骨退化甚至骨关节炎的风险。因此，设计和构建具有与天然半月板相似的几何形状、高机械性能和生理条件下溶胀稳定性的半月板替代品，以在半月板切除术后部分或完全恢复其功能，进而保持膝关节健康是非常必要的。
3、聚己内酯是一种经美国食品和药物管理局批准的热塑性聚合物，具有优异的力学性能、较低的熔点、降解速度慢且降解产物无毒等特点。目前，已经报道了基于3d打印技术制备聚己内酯支架用于半月板损伤修复。然而，聚己内酯半月板支架由于其高压缩刚度会导致股骨和胫骨软骨表面严重磨损，这可能会进一步加剧骨关节炎的进展。由于水凝胶具有与天然软组织相似的物理化学性质，3d打印水凝胶已被开发为半月板替代物。众所周知，由于在打印过程中形成缺陷或顺序沉积层之间的粘合力较弱，与浇铸成型的对应物相比，通过挤出形式打印的水凝胶通常会遭受严重的机械弱化。如“3d打印结构化功能水凝胶及其性能研
技术实现思路
1、为了解决现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种强韧双网络水凝胶及其制备方法与应用，本专利技术基于冷冻铸造和盐析效应协同作用设计和制造了具有高强度、高刚度、优异生物相容性、低磨损性和固有的抗菌抗氧化等生物活性的双网络水凝胶，在半月板替代品和其他软支撑组织支架等领域具有巨大的应用潜力。
2、为了实现上述目的，本专利技术的技术方案为：
3、本专利技术的第一个方面，提供一种强韧双网络水凝胶，其通过溶有高分子聚合物、多糖和多酚的混合水溶液经冷冻-解冻、浸于盐溶液的方法得到；
4、所述混合水溶液中，高分子聚合物的浓度为1-40wt％，多糖的浓度为0.1-10wt％，多酚的浓度为0.1-10wt％。
5、在本专利技术的一些实施例中，所述高分子聚合物选自聚乙烯醇、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚谷氨酸和/或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种，优选为聚乙烯醇。
6、在本专利技术的一些实施例中，所述多糖选自羧甲基壳聚糖、海藻酸钠、壳聚糖、果胶和/或羧甲基纤维素中的一种或几种，优选为羧甲基壳聚糖。
7、在本专利技术的一些实施例中，所述多酚选自单宁酸、没食子酸、表没食子儿茶素没食子酸酯、儿茶素和/或花青素中的一种或几种，优选为单宁酸。
8、在本专利技术的一些实施例中，所述盐选自氯化钠、柠檬酸钠、硫酸钠、碘化钠、碳酸钠、硝酸钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙和/或氯化镁中的一种或几种，优选为氯化钠。
9、在本专利技术的一些实施例中，所述混合水溶液中，高分子聚合物的浓度为10-20wt％，多糖的浓度为0.5-4wt％，多酚的浓度为0.5-4wt％。
10、在本专利技术的一些实施例中，所述高分子聚合物为聚乙烯醇，所述多糖为羧甲基壳聚糖，所述多酚为单宁酸。
11、在本专利技术的一些实施例中，所述高分子聚合物为聚乙烯醇，所述多糖为羧甲基壳聚糖，所述多酚为单宁酸；
12、所述混合水溶液中，聚乙烯醇的浓度为20wt％，羧甲基壳聚糖的浓度为3wt％，单宁酸的浓度为2wt％。
13、本专利技术得第二个方面，提供一种上述的强韧双网络水凝胶的制备方法，包括：
14、将高分子聚合物、多糖和多酚溶于水中，得到混合溶液；
15、将所述混合溶液经冷冻–解冻方法形成双网络水凝胶；
16、将所述双网络水凝胶浸于盐溶液中，得到强韧双网络水凝胶。
17、在本专利技术的一些实施例中，所述搅拌为在85-95℃下搅拌1-6h，优选为4h。
18、在本专利技术的一些实施例中，所述冷冻为在-20℃下冷冻6-24h，优选为在-20℃下冷冻12h。
19、在本专利技术的一些实施例中，所述解冻为在25℃下解冻2-12h，优选为在25℃下解冻6h。
20、在本专利技术的一些实施例中，所述盐选自氯化钠、柠檬酸钠、硫酸钠、碘化钠、碳酸钠、硝酸钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙和/或氯化镁中的一种或几种，优选为氯化钠。
21、在本专利技术的一些实施例中，所述氯化钠溶液浓度为：1-5.43mol/l，进一步优选为5.43mol/l。
22、在本专利技术的一些实施例中，所述双网络水凝胶在盐溶液中浸泡1-24h，进一步优选为12h。
23、本专利技术的第三个方面，提供一种上述的强韧双网络水凝胶或上述的制备方法制备的强韧双网络水凝胶在制备软支撑组织支架中的应用。
24、在本专利技术的一些实施例中，所述软支撑组织支架包括半月板替代品。
25、本专利技术的有益效果为：
26、本专利技术提供了一种强韧双网络水凝胶，通过冷冻–解冻法制备了具有结晶结构域的双网络水凝胶。将其浸入盐溶液中，盐析效应会使分子链进一步缠结，进而可以得到强而韧的双网络水凝胶，实现了由弱而脆的水凝胶向强而韧的水凝胶的转变。经检测，本专利技术提供的强韧双网络水凝胶具有优异的力学性能：抗拉强度可达28.9mpa，断裂韧性可达271.2mj/m-3，抗压强度可达152.8mpa，韧性可达25.4mj/m-3。该强韧双网络水凝胶具有优异的生物相容性、低磨损特性和固有的抗菌抗氧化等生物活性。体内实验表明，该强韧双网络水凝胶半月板替代品可以有效缓解软骨表面磨损，同时减缓了骨关节炎的发展，预示着其在半月板替代品和其他软支撑组织支架等领域具有巨大的应用潜力。
27、本专利技术提供的强韧双网络水凝胶制备方法简单，易于实现，本专利技术为制备高力学性能的完全物理交联的双网络水凝胶提供了一种简便可控的普适性方法。
28、本专利技术附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实践了解到。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种强韧双网络水凝胶，其特征在于，其通过溶有高分子聚合物、多糖和多酚的混合水溶液经冷冻–解冻、浸于盐溶液的方法得到；
2.如权利要求1所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述高分子聚合物选自聚乙烯醇、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚谷氨酸和/或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种，优选为聚乙烯醇；
3.如权利要求1或2所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述混合水溶液中，高分子聚合物的浓度为10-20wt％，多糖的浓度为0.5-4wt％，多酚的浓度为0.5-4wt％。
4.如权利要求1或2所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯醇，所述多糖为羧甲基壳聚糖，所述多酚为单宁酸。
5.如权利要求1或2所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯醇，所述多糖为羧甲基壳聚糖，所述多酚为单宁酸；
6.一种1-5任一所述的强韧双网络水凝胶的制备方法，其特征在于，包括：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述搅拌为在85-95℃下搅拌1-6h，优选为4h。
8.如权利要求6所述
9.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述盐选自氯化钠、柠檬酸钠、硫酸钠、碘化钠、碳酸钠、硝酸钠、氯化钾、氯化锂、氯化钙和/或氯化镁中的一种或几种，优选为氯化钠；
10.一种权利要求1-5任一所述的强韧双网络水凝胶或权利要求6-9任一所述的制备方法制备的强韧双网络水凝胶在制备软支撑组织支架中的应用；
...【技术特征摘要】
1.一种强韧双网络水凝胶，其特征在于，其通过溶有高分子聚合物、多糖和多酚的混合水溶液经冷冻–解冻、浸于盐溶液的方法得到；
2.如权利要求1所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述高分子聚合物选自聚乙烯醇、明胶、聚乙烯吡咯烷酮、聚谷氨酸和/或羟丙基甲基纤维素中的一种或几种，优选为聚乙烯醇；
3.如权利要求1或2所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述混合水溶液中，高分子聚合物的浓度为10-20wt％，多糖的浓度为0.5-4wt％，多酚的浓度为0.5-4wt％。
4.如权利要求1或2所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述高分子聚合物为聚乙烯醇，所述多糖为羧甲基壳聚糖，所述多酚为单宁酸。
5.如权利要求1或2所述的强韧双网络水凝胶，其特征在于，所述高分子聚合...
【专利技术属性】
技术研发人员：王梦冉，徐莲娣，张肖辉，张庭辉，高希铭，
申请(专利权)人：王梦冉，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。