一种高强度、光交联抗菌水凝胶及其制备方法

本发明属于生物医学领域，涉及一种高强度、光交联抗菌水凝胶及其制备方法。

背景技术：

水凝胶是一种能够保持大量水分和生物流体的高分子凝胶，是由亲水性高分子通过化学或物理交联作用而形成的具有三维网络结构的软材料。水凝胶具有优异的韧性、弹性和柔软性，有良好的生物相容性，被广泛应用于生物医药、形状记忆材料等领域。物理水凝胶是指通过氢键作用、金属离子配位作用、静电相互作用、主客体作用、疏水作用等物理作用交联形成的水凝胶，在受到外界环境刺激下，可以发生凝胶-溶胶转变。化学水凝胶是指通过化学键交联而形成的水凝胶。由于化学水凝胶的交联点是共价键，其强度和稳定性都要优于物理水凝胶。光交联是一种在低强度紫外光下使聚合物发生交联的方法，光交联反应条件温和、副产物少、反应效率高、反应过程易控制。因此提出以羧甲基壳聚糖为原料合成具有高强度、抗菌性的可光交联的水凝胶。

技术实现要素：

本发明的目的是解决传统水凝胶机械强度低、合成方法复杂的问题，提供一种高强度、光交联抗菌水凝胶及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种高强度、光交联抗菌水凝胶，其特征在于该水凝胶是高强度、紫外光交联的抗菌水凝胶，所述高强度、光交联的抗菌水凝胶是由羧甲基壳聚糖与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应后，通过紫外光照射一定时间后制得，反应物羧甲基壳聚糖上氨基与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1∶1～10∶1。

一种上述高强度、光交联抗菌水凝胶的制备方法，该方法的具体步骤为：

将羧甲基壳聚糖粉末分散于40毫升去离子水中，室温条件下置于磁力搅拌器上搅拌至完全溶解，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，室温条件下搅拌48小时，反应结束后加入1mol/l的hcl中和反应溶液，倒入透析袋中用去离子水透析24～48小时，真空干燥箱中干燥至恒重即可得到水溶性的甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物。将上述甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物溶于5毫升去离子水中，加入光引发剂，在紫外光照射下进行光聚合反应5～30分钟，聚合完成后即可得到具有高强度、抗菌性的水凝胶。

本发明的优点和有益效果

本发明通过光聚合反应制备甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖水凝胶，反应条件温和，操作简单，产物性能优异。合成水凝胶中羧甲基壳聚糖起到抗菌剂的作用，具有优异的抗菌能力，可以保护水凝胶免受自然环境中的微生物攻击，延长其寿命。在紫外光照射下，光引发剂引发双键反应形成交联结构，使得合成水凝胶具有良好的机械性能。本发明所涉及的水凝胶具有高机械性、抗菌性等优异特性，扩大了水凝胶在生物医学领域的应用，扩充了高机械强度水凝胶的制备方法。

附图说明

图1为发明中涉及的甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖的结构式图。

具体实施方式

实施例1

将0.2克羧甲基壳聚糖粉末分散于40毫升去离子水中，室温条件下置于磁力搅拌器上搅拌至完全溶解，然后加入0.08毫升甲基丙烯酸缩水甘油酯，室温条件下搅拌48小时，反应结束后加入1mol/l的hcl中和反应溶液，倒入透析袋中用去离子水透析48小时，真空干燥箱中干燥至恒重即可得到水溶性的甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物。将上述0.2克甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物溶于5毫升去离子水中，加入光引发剂，在紫外光照射下进行光聚合反应15分钟，聚合完成后即可得到具有高强度、抗菌性的水凝胶。

实施例2

将0.2克羧甲基壳聚糖粉末分散于40毫升去离子水中，室温条件下置于磁力搅拌器上搅拌至完全溶解，然后加入0.1毫升甲基丙烯酸缩水甘油酯，室温条件下搅拌48小时，反应结束后加入1mol/l的hcl中和反应溶液，倒入透析袋中用去离子水透析48小时，真空干燥箱中干燥至恒重即可得到水溶性的甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物。将上述0.4克甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物溶于5毫升去离子水中，加入光引发剂，在紫外光照射下进行光聚合反应30分钟，聚合完成后即可得到具有高强度、抗菌性的水凝胶。

技术特征：

1.一种高强度、光交联抗菌水凝胶，其特征在于该水凝胶是高强度、紫外光交联的抗菌水凝胶，所述高强度、光交联的抗菌水凝胶是由羧甲基壳聚糖与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应后，通过紫外光照射一定时间后制得，反应物羧甲基壳聚糖上氨基与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1∶1～10∶1。

2.权利要求1所述高强度、光交联抗菌水凝胶的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤如下：

将羧甲基壳聚糖粉末分散于40毫升去离子水中，浓度为0.5％～5％，室温条件下置于磁力搅拌器上搅拌至完全溶解，然后加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，其中羧甲基壳聚糖和甲基丙烯酸缩水甘油酯的物质的量比为1∶1～1∶10，室温条件下搅拌48小时，反应结束后加入1mol/l的hcl中和反应溶液，倒入透析袋中用去离子水透析24～48小时，真空干燥箱中干燥至恒重即可得到水溶性的甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物。将上述甲基丙烯酸化羧甲基壳聚糖衍生物溶于5毫升去离子水中，浓度为4％-10％，加入光引发剂，在紫外光照射下进行光聚合反应5～30分钟，聚合完成后即可得到具有高强度、抗菌性的水凝胶。

技术总结
一种高强度、光交联抗菌水凝胶，其特征在于该水凝胶是高强度、紫外光交联的抗菌水凝胶，所述高强度、光交联的抗菌水凝胶是由羧甲基壳聚糖与甲基丙烯酸缩水甘油酯反应后，通过紫外光照射一定时间后制得，反应物羧甲基壳聚糖上氨基与甲基丙烯酸缩水甘油酯的摩尔比为1∶1～10∶1。本发明通过紫外光照射在较短的时间内合成了具有高强度的抗菌水凝胶，反应温和，方法简单，操作安全，易于被研究人员接受。随着甲基丙烯酸缩水甘油酯浓度以及光照时间的增加，水凝胶的机械强度增加。此外，水凝胶可以在室温环境下快速光交联形成水凝胶。更重要的是，水凝胶同时表现出优异的抗菌性能，随着羧甲基壳聚糖含量的增加，抗菌率增加。因此，这种高强度抗菌水凝胶可以应用在生物医学和传感器领域。

技术研发人员：李征征;候冰娜
受保护的技术使用者：天津科技大学
技术研发日：2019.09.24
技术公布日：2021.04.09