一种人造承重软骨水凝胶的制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种人造承重软骨水凝胶的制备方法，由该方法制备的人造承重软骨水凝胶能够在生理条件下保持高机械性和自恢复性。在根据本发明的水凝胶的制备方法中采用PVA和PVP作为反应物，不添加任何交联剂、有机溶剂、引发剂和不使用紫外诱导，即可获得水凝胶产品。根据本发明制备方法，原料来源广泛，价格便宜，降低产品的生产成本，有利于生物医学上的推广使用。
【专利说明】
一种人造承重软骨水凝胶的制备方法
技术领域
[0001]本发明涉及一种人造承重软骨水凝胶的制备方法，由该方法制备的人造承重软骨水凝胶能够在生理条件下保持高机械性和自恢复性，特别涉及一种微波辅助加热自组装合成人造承重软骨水凝胶的制备方法。
【背景技术】
[0002]聚合物水凝胶是由三维的聚合物交联网络和大量的水构成的，由于水凝胶含有大量水分而且特别柔软，与人体组织类似，所以水凝胶用作人体组织代替越来越受到人们的关注。当前，水凝胶的机械强度、延展性、韧性、可恢复性还不是令人满意，所以研究者们都在寻求更完美的设计方案来合成能够用于组织代替的水凝胶。如由Chen等提出的通过构建双网络结构来增强水凝胶的机械强度和可恢复性能(Qiang Chen ,Lin Zhu ,Chao Zhao ,Qiuming Wang ,and Jie Zheng Adv.Mater, 2013,25,4171-4176);由 Yang 等提出的通过纳米材料增强水凝胶的机械强度和可恢复性(Jun Yang,Xueming Zhang,Maming Ma,FengXu,ACS Macro Lett.，2015,4,829-833.);由Sun等人提出的通过疏水缔合作用来改性水凝胶(Yuan-na Sun,Guo-rong Gao,Gao-1ai Du,Ya-jun Cheng,and Jun Fu ACS MacroLett.,2014,3,496-500)。虽然通过这些合成策略已经制备出了高延展性、高韧性、具有可恢复性的水凝胶，但是由于这些合成策略所制备的水凝胶在拉伸/压缩实验时通过可消耗化学键/物理网络耗能来应对变形的发生，这样就使得水凝胶自身的渗透压和弹性平衡被打破，进而产生较大的滞后现象。滞后现象又会使水凝胶在生理条件下产生溶胀现象和在一个循环加载的过程中会使水凝胶被软化降低自身的机械性能。针对这些亟待解决的问题，由Kamata等人提出的通过共价键连接构建齐次网络结构的水凝胶，不仅能够抑制溶胀现象在循环加载过程中还不存在滞后现象(Hiroyuki Kamata ,Yuki Akagi ,YukoKayasuga-Kariya,Ung-1I Chung,Takamasa Sakai Science,2014,343,873-875)
[0003]近年来微波已经被广泛地应用于化学领域，包括分子筛制备、放射性药物的合成、无机配合物的合成与嵌入反应、干燥条件下的有机反应、等离子体化学、分析化学中的样品预处理及催化等。近年来，微波法因其具有特殊效应已引起了材料科学界的极大关注。与传统方法相比，微波法具有反应速度快、反应条件温和及反应效率高等优点，而且产品具有较高的纯度、窄的粒径分布和均一的形态，并适于推广到大规模的工业生产中去，因而在材料合成领域中显示了良好的发展态势和广阔的应用前景。
【发明内容】
[0004]针对传统方法合成的水凝胶在生理条件下聚合网络容易被破坏导致水凝胶机械性能和可恢复性能的降低的问题，本发明的一个目的是提供了一种通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，由该方法制备的水凝胶在生理条件下不仅保持高韧性、延展性、机械强度，并且维持自身形态的稳定，具有良好的自恢复性能。
[0005]根据本发明的所述通过微波辅助加热制备能够在生理条件下保持高机械性和自恢复性的人造承重软骨水凝胶的制备方法，包括如下步骤:
[0006]I)将聚乙烯醇颗粒加入到去离子水中，使溶液中聚乙烯醇的质量百分比浓度为5-20 %，然后在温度为800C、磁力搅拌下加热10-20min，配制成溶液A;
[0007]2)将聚乙烯吡咯烷酮粉末加入去离子水中，使溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为10-30%，在超声细胞粉碎机下继续分散10-20min，配制成溶液B;
[0008]3)将步骤I)、2)中得到的溶液A和B按照体积比为5:1至1:1的比例混合得到前驱体溶液；
[0009]4)向步骤3)中得到的前驱体溶液中加入占前驱体溶液体积I %的质量百分比浓度为10%的硫酸，在微波辅助下加热，然后冷却至室温即可得到在生理条件下具有高机械性和可恢复性的人造承重软骨水凝胶，其中所述微波辅助加热是微波600W下反应3-5min。
[0010]优选地，步骤I)中所述聚乙烯醇颗粒为具有17-22万的重均分子量且醇解度约为88 %的聚乙烯醇颗粒，进一步优选为PVAl 7-88;溶液中聚乙烯醇的质量百分比浓度优选为7-15%，进一步优选为8-10%，更进一步优选为8%。
[0011]优选地，步骤2)中所述聚乙烯吡咯烷酮粉末为具有1-7万的重均分子量的聚乙烯吡咯烷酮粉末，优选为聚乙烯吡咯烷酮K-30，溶液中的聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度优选为10-25% ;进一步优选为20-25%，更进一步优选为20%。
[0012]优选地，步骤3)中所述步骤I)、2)中得到的溶液A和B的混合体积比优选为3:1至2:1，进一步优选为7:3至5:3，更进一步优选为7:3。
[0013]优选地，根据本发明的制备方法中不添加有机溶剂、交联剂、引发剂，以及不采用紫外光诱导。
[0014]根据本发明的所述制备方法包括如下步骤:
[0015]I)将30g聚乙烯醇颗粒PVA17-88加入345mL去离子水中在磁力搅拌加热条件下配制成溶液，其中聚乙烯醇的质量百分比浓度为8%的聚乙烯醇溶液；
[0016]2)将5g聚乙烯吡咯烷酮粉末K-30加入到20mL去离子水中在超声波条件下配制成溶液，其中的聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为20%的聚乙烯吡咯烷酮溶液；
[0017]3)前驱体溶液制备
[0018]将步骤I)所得到的聚乙烯醇溶液和步骤2)所得到的聚乙烯吡咯烷酮溶液按体积比7:3的比例混合搅拌均匀后，加入占混合溶液体积I %的质量百分比浓度为10 %的硫酸得到前驱体溶液；
[0019]4)微波辅助加热
[0020]将步骤3)中得到的前驱体溶液在600W微波下反应3min，使前驱体溶液中聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮发生自组装的亲电重排交联成二嵌段的网络结构，然后将反应液转移到室温下冷却即可得到能够在生理条件下保持高韧性、延展性、机械强度，并且维持自身形态的稳定，具有良好的自恢复性能的人造承重软骨水凝胶。
[0021]根据本发明的另一个方面，本发明提供了一种在生理条件下保持高机械性和自恢复性的人造承重软骨水凝胶，所述水凝胶通过本发明的上述制备方法制备。该水凝胶在承受1.16MPa的拉应力下，伸长率可达到780 %，在压缩形变量为90 %条件下可承受50MPa以上的压应力。
[0022]有益效果
[0023]1、根据本发明的人造承重软骨水凝胶的制备方法中，PVA和PVP都是简单易得的高聚物，而且PVA和PVP都是具有良好生物相容性的聚合物;两者在酸性环境下微波辅助加热自组装即可合成具有高机械性和可恢复性的水凝胶；
[0024]2、根据本发明的方法制备的人造承重软骨水凝胶，在合成过程中不添加任何交联剂、有机溶剂、引发剂和不使用紫外诱导；
[0025]3、根据本发明的方法制备出的人造承重软骨水凝胶在经过循环冷冻试验时仍然保持其透明度，性能优于同类型的水凝胶；
[0026]4、根据本发明的方法制备出的人造承重软骨水凝胶在达到溶胀平衡时，任然保持其透明度，说明内部齐次网络结构在溶胀条件下保持不变；
[0027]5、根据本发明的方法制备出的人造承重软骨水凝胶在单轴拉伸实验中最高可承受1.16MPa的拉应力，形变量达到780% ；
[0028]6、根据本发明的方法制备出的人造承重软骨水凝胶在无侧限压缩实验中在形变量为90 %时压应力达到了 50MPa ；
[0029]7、根据本发明的方法制备出的人造承重软骨水凝胶在无侧限压缩实验中在形变量为80 %条件下循环压缩十次，最高回复率可达到96.2%；
[0030]8、根据本发明的制备方法，原料来源广泛，价格便宜，降低产品的生产成本，利于工业化推广使用。
【附图说明】
[0031 ]图1为根据本发明的人造承重软骨水凝胶制备流程图。
[0032]图2为根据实施例1制备的人造承重软骨水凝胶及反应物PVA和PVP的傅里叶红外图谱图。
[0033]图3为根据实施例1至5中不同PVP浓度条件下制备的人造承重软骨水凝胶的单轴拉伸试验图。
[0034]图4为根据实施例1至5中不同PVP浓度条件下制备的人造承重软骨水凝胶的无侧限压缩实验图。
[0035]图5为根据实施例1至5中不同PVP浓度条件下制备的人造承重软骨水凝胶的无侧限压缩循环实验图。
[0036]图6为根据实施例1至5中不同PVP浓度条件下制备的人造承重软骨水凝胶的单轴拉伸/无侧限压缩实验过程展示图。
[0037]图7为根据实施例1制备的人造承重软骨水凝胶的循环冷冻/解冻实验前后对比图。
[0038]图8为根据实施例1制备的人造承重软骨水凝胶的溶胀实验前后对比图。
【具体实施方式】
[0039]目前在酸性环境下通过微波辅助加热聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮通过共价键连接自组装合成具有齐次网络结构的水凝胶还未系统研究，这种水凝胶在生理条件下不仅保持高韧性、延展性、机械强度，并且维持自身形态的稳定，具有良好的自恢复性能。
[0040]在根据本发明的制备方法中以高聚物PVA和PVP为原料，先将PVA和PVP配制成溶液，然后将PVA溶液和PVP溶液按照一定的比例在酸性条件下混合成前驱体溶液，在微波辅助加热条件下反应，最后将反应液转移到室温条件下冷却可得到稳定的透明的水凝胶，此过程无需任何复杂实验设备，不添加任何交联剂、有机溶剂、引发剂以及紫外诱导条件，组分内部通过自组装形成均一的齐次网络结构赋予水凝胶高机械性和可恢复性，绿色无污染，工艺简洁，操作方便，是一种高效快捷环境友好的制备人造承重软骨水凝胶的方法。
[0041]根据本发明的制备方法中，所述PVA颗粒为分子量为17-22万且醇解度约为88%的PVA颗粒，优选为PVA17-88。而且PVA17-88是医用聚合物，有很好的生物相容性。当PVA的分子量过高时，PVA的价格越高，成本上升，且由于容易固化而不易配制成溶液;而当PVA的分子量过低时，虽然价格可能便宜，但由于分子链过短，不能与PVP构建均一的三维网络结构。因此根据本发明的制备方法中所述PVA颗粒的分子量优选为17-22万。
[0042]根据本发明的制备方法中，所述PVP粉末可以是K-30PVP粉末，其重均分子量约为
1-7万，较为合适，同时PVP K-30已获得国家医药管理部门的批准正式上市，环保无污染而且具有良好的生物相容性，不与人体组织发生反应，有良好的生理惰性。
[0043]在根据本发明的制备方法中采用聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮作为反应原料，聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮在不借助交联剂的作用下通过亲电重排自组装形成互相交联的三维网络结构，在聚乙烯醇溶液浓度保持不变的情况下，在一定范围内水凝胶的拉伸强度随着聚乙烯吡咯烷酮溶液浓度的增加而增加，原因是聚乙烯吡咯烷酮作为三维聚合网络的组成部分，随着聚乙烯吡咯烷酮浓度的增加，交联密度也相应的增加，使得三维聚合网络变得更加致密，所承受外力变化的能力也相应增强(Rubinstein ,M.； Colby , R.H.PolymerPhysics.0xford University Press，2003.)。
[0044]聚乙烯醇PVA 17-88水溶液在室温下随时间粘度逐渐增大.但质量百分比浓度为8%时的粘度是绝对稳定的，可以长时间的稳定存在。质量百分比浓度为8%的聚乙烯醇水溶液在高温下粘度保持不变有利于与聚乙烯吡咯烷酮的充分混合。
[0045]聚乙烯醇与聚乙烯吡咯烷酮作为聚合物水凝胶的三维聚合网络的骨架，当保持质量百分比浓度为8%的聚乙烯醇体积不变时，以质量百分比浓度为20%聚乙烯吡咯烷酮体积为变量合成水凝胶，当聚乙烯吡咯烷酮体积比较低时合成的水凝胶太软不易成型、机械强度也不高，当聚乙烯吡咯烷酮体积比较高时合成的水凝胶柔韧性差、脆性比较大。
[0046]在根据本发明的制备方法制备的人造承重软骨水凝胶，PVA和PVP都是简单易得聚合物使得生产成本大大降低，而且由于PVA和PVP本身就是长分子链结构，对于构建水凝胶中三维聚合网络网状结构有利，进而提升了水凝胶的力学性能。
[0047]以下，将详细地描述本发明。在进行描述之前，应当理解的是，在本说明书和所附的权利要求书中使用的术语不应解释为限制于一般含义和字典含义，而应当在允许发明人适当定义术语以进行最佳解释的原则的基础上，根据与本发明的技术方面相应的含义和概念进行解释。因此，这里提出的描述仅仅是出于举例说明目的的优选实例，并非意图限制本发明的范围，从而应当理解的是，在不偏离本发明的精神和范围的情况下，可以由其获得其他等价方式或改进方式。
[0048]实施例1
[0049]I)将30g PVA颗粒(PVA17-88，分子量为17-22万，醇解度约为88%，国药集团化学试剂有限公司)加入345mL去离子水中在磁力搅拌，温度为80°C条件下加热15min，得到聚乙烯醇的质量百分比浓度为8%的PVA溶液；
[0050]2)将5g PVP粉末(PVP粉末K-30，分子量1-7万，西陇化工股份有限公司)加入到20mL去离子水中在超声波条件下分散15min配制成溶中的聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为20%的PVP溶液；
[0051]3)前驱体溶液制备
[0052]将步骤I)所得到的PVA溶和步骤2)所得到的PVP溶液按体积比7:3的比例混合搅拌均匀后，加入占混合溶液体积I %的质量百分比浓度为10%的硫酸得到前驱体溶液；
[0053]4)微波辅助加热
[0054]将前驱体溶液在600W微波下反应3min，使前驱体溶液中PVA和PVP反应，使前驱体溶液变得粘稠，然后转移到室温条件下冷却即可得到稳定的透明的人造承重软骨水凝胶(PVP-20)。
[0055]采用傅里叶红外谱图对原料PVA、PVP以及反应后的人造承重软骨水凝胶的结构变化进行分析，如图2所示，其中曲线a为原料聚合物PVA和PVP混合后的红外吸收峰曲线，曲线b为反应得到的人造承重软骨水凝胶的红外吸收峰曲线。在傅里叶红外光谱图中1250cm—1人造承重软骨水凝胶出现了 C-O-C的吸收峰，说明PVA分子链上的羟基和PVP分子链上的羰基在酸性条件下发生了自组装的亲电重排，使得两种聚合物之间通过共价键连接成均一的齐次网络结构。
[0056]实施例2
[0057]除了将步骤3)中PVP溶液质量百分比浓度改变为3%以外，按照实施例1相同的制备步骤制得人造承重软骨水凝胶(PVP-3)。
[0058]实施例3
[0059]除了将步骤3)中PVP溶液质量百分比浓度改变为5%以外，按照实施例1相同的制备步骤制得人造承重软骨水凝胶(PVP-5)。
[0060]实施例4
[0061 ]除了将步骤3)中PVP溶液质量百分比浓度改变为10%以外，按照实施例1相同的制备步骤制得人造承重软骨水凝胶(PVP-10)。
[0062]实施例5
[0063]除了将步骤3)中PVP溶液质量百分比浓度改变为15%以外，按照实施例1相同的制备步骤制得人造承重软骨水凝胶(PVP-15)。
[0064]实验实施例1:单轴拉伸试验
[0065]采用力学试验机(UTM6530)对实施例1至5中制备的人造承重软骨水凝胶进行拉伸性能进行研究。拉伸试验使用的样品大小为:5X2X0.5cm3的长方体，拉伸加载速率为:60mm/mino
[0066]图3为根据实施例1至5中制备的人造承重软骨水凝胶的单轴拉伸试验图，从图中可以看出随着PVP含量的不断增加，人造承重软骨水凝胶的拉伸应力不断升高，从0.1MPa提升到1.16MPa，伸长率也从350%提升到720%。
[0067]实验实施例2:无侧限压缩试验
[0068]采用力学试验机(UTM6530)对实施例1至5中制备的人造承重软骨水凝胶进行拉伸性能进行研究。拉伸试验使用的样品大小为:高4cm、直径2cm的圆柱体，压缩加载/卸载速率为10_/111；[11和80_/111；[11，循环10次。
[0069]图4为根据实施例1至5中制备的人造承重软骨水凝胶在不同PVP浓度条件下的无侧限压缩实验图。从图中可以看出随着PVP含量的不断增加，人造承重软骨水凝胶的拉伸压缩应力不断升高，从1MPa提升到50MPa。
[0070]图5为根据实施例1至5中在不同PVP浓度条件下制备的人造承重软骨水凝胶的无侧限压缩循环实验图。随着PVP含量的不断增加，人造承重软骨水凝胶的拉伸/压缩应力不断升高，循环10次后可恢复率也从85.5 %提升到96.2 %。说明随着PVP含量的增加，三维的聚合物交联网络更加均一，赋予了水凝胶更高的力学性能。
[0071]图6为根据实施例1至5中不同PVP浓度条件下制备的人造承重软骨水凝胶的单轴拉伸/无侧限压缩实验过程展示图。
[0072]实验实施例3:冷冻/解冻循环试验
[0073]对实施例1中制备的人造承重软骨水凝胶进行冷冻/解冻循环试验对其性能进行研究。冷冻/解冻循环试验的条件为_25°C到25°C，所用的样品为PVP含量为20%的样品。如图7所示。先将样品放入_25°C条件下冷冻，待样品完全结冰后取出，在25°C条件下解冻，循环三次。人造承重软骨水凝胶任然保持其透明度，说明没有因PVA链间的氢键作用引起的结晶导致的光散射，进一步证明了 PVA链上的羟基在反应过程中被消耗参与了亲电重排。
[0074]实验实施例4:溶胀实验
[0075]对实施例1中制备的人造承重软骨水凝胶在生理条件下进行溶胀实验。用到磷酸盐缓冲液(10 X PBS，无钙镁)模拟生理条件:主要由NaCl、KC1、NaHP04、KH2P04等组成。进行常规的实验按照10 XPBS:去离子水= 1:9进行稀释，即取10 XPBSl份、去离子水9份，充分混匀，即获得PBS工作液。将实施例1中制备人造承重软骨水凝胶在工作液中进行溶胀实验，样品大小为:高为4cm和直径为2cm的圆柱，溶胀率计算公式:Q= (Ws—Wd)/Wd(Q为溶胀率，Ws为溶胀后的重量，Wd为样品的初始重量)。如图8所示。溶胀率随着PVP含量的增加而降低，相应的凝胶量随着PVP含量的增加而增加，说明PVP含量的增加提高了水凝胶的凝胶量进而提高了聚合物间的交联密度，所以使水凝胶可以在生理条件下抑制肿胀现象，保持自身结构的稳定。
[0076]对比实施例1
[0077]I)将30g PVA颗粒(PVA17-88，分子量为17-22万，醇解度约为88%)加入345mL去离子水中在磁力搅拌，温度为80°C条件下加热15min，得到聚乙烯醇的质量百分比浓度为8%的PVA溶液；
[0078]2)将5g PVP粉末(PVP粉末K-30，分子量1-7万)加入到20mL去离子水中在超声波条件下分散15min配制成溶中的聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为20%的PVP溶液；
[0079]3)前驱体溶液制备
[0080]将步骤I)所得到的PVA溶和步骤2)所得到的PVP溶液按体积比7:3的比例混合搅拌均匀后，加入占混合溶液体积I %的质量百分比浓度为10%的硫酸得到前驱体溶液；
[0081 ] 4)磁力搅拌加热
[0082]将前驱体溶液在80°C条件下磁力搅拌加热30min，使前驱体溶液中PVA和PVP反应，使前驱体溶液变得粘稠，然后转移到室温条件下冷却得到水凝胶。
[0083]对比实施例1中得到的水凝胶反应不均匀，水凝胶产品不透明，且性能不符合要求，而且反应所需时间要长。
[0084]这是由于普通的磁力搅拌加热是通过局部受热，然后再经过热传递进行加热，使受热不均匀。相比较而言，微波辅助加热具有加热速度快、热量损失小、操作方便等特点，既可以缩短工艺时间、提高生产率、降低成本，又可以提高产品质量。与传统加热方式相比，微波加热有以下特点:加热均匀、速度快一般的加热方法凭借加热周围的环境，以热量的辐射或通过热空气对流的方式使物体的表面先得到加热，然后通过热传导传导物体的内部。这种方法效率低，加热时间长。微波加热的最大特点是，微波是在被加热物内部产生的，热源来自物体内部，加热均匀，不会造成“外焦里不熟”的夹生现象，有利于提高产品质量，同时由于“里外同时加热”大大缩短了加热时间，加热效率高，有利于提高产品产量。微波加热的惯性很小，可以实现温度升降的快速控制，有利于连续生产地额自动控制。
[0085]以上实施例仅是作为本发明的实施方案的例子列举，并不对本发明构成任何限制，本领域技术人员可以理解在不偏离本发明的实质和构思的范围内的修改均落入本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其包括如下步骤: 1)将聚乙烯醇颗粒加入到去离子水中，使溶液中聚乙烯醇的质量百分比浓度为5-20 %，然后在温度为800C、磁力搅拌下加热10-20min，配制成溶液A; 2)将聚乙烯吡咯烷酮粉末加入去离子水中，使溶液中聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为10-30%，在超声细胞粉碎机下继续分散10-20min，配制成溶液B; 3)将步骤I)、2)中得到的溶液A和B按照体积比为5:1至1:1的比例混合得到前驱体溶液； 4)向步骤3)中得到的前驱体溶液中加入占前驱体溶液体积I%的质量百分比浓度为10%的硫酸，在微波辅助下加热，然后冷却至室温即可得到在生理条件下具有高机械性和可恢复性的人造承重软骨水凝胶，其中所述微波辅助加热为微波600W下反应3-5min。2.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其特征在于，步骤I)中所述聚乙烯醇颗粒为具有17-22万的重均分子量且醇解度约为88%的聚乙烯醇颗粒，进一步优选为PVAl 7-88。3.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其特征在于，步骤I)中所述溶液中聚乙烯醇的质量百分比浓度为7-15%，进一步优选为8-10%，更进一步优选为8% ο4.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其特征在于，步骤2)中所述聚乙烯吡咯烷酮粉末为具有1-7万的重均分子量的聚乙烯吡咯烷酮粉末，优选为聚乙烯吡咯烷酮K-30。5.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其特征在于，步骤2)中所述溶液中的聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为10-25% ;进一步优选为20-25%，更进一步优选为20%。6.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其特征在于，步骤3)中所述步骤I)、2)中得到的溶液A和B的混合体积比优选为3:1至2:1，进一步优选为7:3至5:3，更进一步优选为7:3。7.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其特征在于，所述方法中不添加有机溶剂、交联剂、引发剂，以及不采用紫外光诱导。8.根据权利要求1所述的通过微波辅助加热法制备水凝胶的方法，其包括如下步骤: 1)将30g聚乙烯醇颗粒PVA17-88加入345mL去离子水中在磁力搅拌加热条件下配制成溶液，其中聚乙烯醇的质量百分比浓度为8%的聚乙烯醇溶液； 2)将5g聚乙烯吡咯烷酮粉末K-30加入到20mL去离子水中在超声波条件下配制成溶液，其中的聚乙烯吡咯烷酮的质量百分比浓度为20%的聚乙烯吡咯烷酮溶液； 3)前驱体溶液制备 将步骤I)所得到的聚乙烯醇溶液和步骤2)所得到的聚乙烯吡咯烷酮溶液按体积比7:3的比例混合搅拌均匀后，加入占混合溶液体积1%的质量百分比浓度为10%的硫酸得到前驱体溶液； 4)微波辅助加热 将步骤3)中得到的前驱体溶液在600W微波下反应3min，使前驱体溶液中聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮发生自组装的亲电重排交联成二嵌段的网络结构，然后将反应液转移到室温下冷却即可得到能够在生理条件下保持高韧性、延展性、机械强度，并且维持自身形态的稳定，具有良好的自恢复性能的人造承重软骨水凝胶。9.一种人造承重软骨水凝胶，其特征在于，所述水凝胶通过权利要求1至6中任意一项所述的制备方法制备;所述水凝胶在承受1.16MPa的拉应力下，伸长率可达到780%，在压缩形变量为90%条件下可承受50MPa以上的压应力。
【文档编号】A61L27/50GK105963793SQ201610299016
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2016年5月6日
【发明人】马明国, 刘艳军, 刘姗, 付连花, 孟玲燕
【申请人】北京林业大学