专利名称：一种共聚物水凝胶及其制备方法
技术领域：
本发明涉及高分子聚合物领域，特别涉及共聚物水凝胶及其制备方法。
背景技术：
水凝胶是以水为分散介质的凝胶，性质柔软，能够保持一定的形状，可以吸收大量的水。水凝胶在具有网状交联结构的水溶性高分中引入了一部分疏水基团和亲水基团，亲水基团与水分子结合，将水分子连接在网状内部，而疏水基团遇水膨胀，得到交联聚合物。水溶性或亲水性的高分子通过一定的化学交联或物理交 联都可以形成水凝胶。刺激响应性水凝胶是在外界环境发生变化，如温度、pH值，电磁场、压力等改变时，能做出物理或化学响应，其形状、体积和吸水性能发生巨大变化的一类三维高分子网络。由于刺激响应性水凝胶的独特智能性，使其在生物医用材料领域有着广泛的应用前景。其中，pH敏感水凝胶和温度敏感水凝胶和人的生理条件密切相关，在实际应用中具有独特优势，被广泛应用于生物医学和药学领域。聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)水凝胶是一种应用广泛的温敏性水凝胶，该水凝胶在32° C左右发生迅速的可逆体积相转变。在环境温度低于32° C时，水凝胶在水中呈溶胀状态，而当环境温度超过32° C，水凝胶迅速则快速收缩，呈现疏水性质。由于这类水凝胶特有温度响应性能，以及良好的生物相容性，该水凝胶被广泛应用于生物医学材料等领域。而且，研究表明(Macromolecular RapidCommunications Vol. 29, p. 490-497，2008;Macromolecular RapidCommunications Vol. 29, p. 1810-1816，2008), PNIPAM 水凝胶的响应温度可以通过在水凝胶骨架中引入亲水性或疏水性共聚单元进行调节，该特性进一步扩大了 PNIPAM材料的应用范围。pH敏感水凝胶在药物控制释放领域具有广泛的应用前景，尤其是含羧基的酸性环境敏感水凝胶在口服药物载体方面具有较高的实用价值。Journal of PharmaceuticalSciences Vol. 88，p. 933-937(1999)首先报道了聚甲基丙烯酸接枝聚乙二醇水凝胶作为口服药物载体，对胰岛素进行口服药物包裹与释放。实验证明，PH敏感水凝胶在胃中的低pH环境下保持疏水状态，将所包裹的药物与胃环境中的酸性和酶环境隔离，从而起到对药物的保护作用；然后水凝胶在弱碱性的肠环境中溶胀，包裹于其中的药物通过扩散等方式进入小肠，从而实现药物的保护与可控制释放。考虑到体内生理环境的复杂性，仅仅能对单一生理刺激产生响应性的高分子体系仍不能很好的满足一些复杂环境应用的需要，因此，制备能对多种外界刺激，尤其是温度和PH变化产生响应性的智能高分子体系有着重要的现实意义和广阔的应用前景。Biomaterials Vol. 27p. 2787 - 2797(2006)报道了一种用戊二醛交联的温度和pH敏感水凝胶，该水凝胶的骨架材料为聚(甲基丙烯酸二甲胺基乙酯/甲基丙烯酸羟乙酯)-聚(N-异丙基丙烯酰胺)-聚(甲基丙烯酸二甲胺基乙酯/甲基丙烯酸羟乙酯)三嵌段共聚物，它能够随温度和pH的变化改变自身的溶胀率Journal of Controlled ReleaseVol. 80, p. 247-257(2002)报道了一种以N-异丙基丙烯酰胺和N-胺丙基甲基丙烯酰胺为单体，N, N’-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂的温度和pH敏感型水凝胶，该水凝胶在不同的温度和/或pH时的表现出显著不同的溶胀率。体外药物释放实验表明通过调节环境的温度和pH可以控制所担载药物的释放速率，从而可以达到药物只在某些特定环境下释放的目的。然而，上述两类水凝胶都不能生物降解，而且第一种材料网络结构极易遭到破坏，因此限制了材料的广泛应用。因而，开发新的可降解的温度和pH敏感型水凝胶受到越来越多的关注。
发明内容
本发明解决的技术问题在于提供一种可生物降解的共聚物水凝胶，其对温度及pH均具有敏感性。本发明公开了一种共聚物水凝胶，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式(I)结构的重复单元A和具有式(II)结构的重复单元B ;
权利要求
1.一种共聚物水凝胶，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式(I)结构的重复单元A和具有式(II)结构的重复单元B ;
2.根据权利要求I所述的共聚物水凝胶，其特征在于，所述R1为甲基、乙基或丙基。
3.根据权利要求I所述的共聚物水凝胶，其特征在于，所述R2为甲基。
4.一种共聚物水凝胶的制备方法，包括以下步骤 (A)N-异丙基丙烯酰胺与式(III)所示的化合物在交联剂和自由基引发剂的作用下，在水中发生反应，得到水凝胶粗产物； N-异丙基丙烯酰胺与式(III)所示的化合物的质量比为(2 19):1 ;(B)将所述步骤(A)中得到的水凝胶粗产物在去离子水中浸泡，得到共聚物水凝胶；
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述式(III)所示的化合物为丙烯酸、甲基丙烯酸、2- 丁烯酸、2-戊烯酸或2-己烯酸。
6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述N-异丙基丙烯酰胺与式(III)所示的化合物的总质量与水的质量比为I :(7 12)。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为N，N’-亚甲基双丙烯酰胺。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂为过硫酸铵，所述反应的温度为65 80°C ;所述自由基引发剂为过硫酸铵和N，N, N’’-四甲基二乙胺的混合物，所述反应的温度为室温；所述自由基引发剂为2-羟基-4-(2-羟基乙氧基)-2-甲基苯丙酮，所述反应的条件为在波长为365nm的紫外光源下进行辐照。
9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述自由基引发剂为过硫酸铵或过硫酸铵和N，N，N’ ’ -四甲基二乙胺的混合物，所述过硫酸铵与式(III)所示的化合物的质量比为I: (5 50)。
10.根据权利要求4、任意一项所述的制备方法，其特征在于，所述反应时间为2(Γ30小时。
全文摘要
本发明提供一种共聚物水凝胶，包括共聚物和水，所述共聚物包括具有式(I)结构的重复单元A和具有式(II)结构的重复单元B；所述重复单元A和重复单元B的质量比为(2~19):1。所述共聚物水凝胶的制备方法为N-异丙基丙烯酰胺与式(III)所示的化合物在交联剂和自由基引发剂的作用下，在水中发生反应，得到水凝胶粗产物；N-异丙基丙烯酰胺与式(III)所示的化合物的质量比为(2~19):1；将所述水凝胶粗产物在去离子水中浸泡，得到共聚物水凝胶。所述共聚物水凝胶同时具有温度敏感性和pH敏感性；其亲疏水性和响应温度可以调节；可降解。
文档编号C08F220/06GK102911311SQ20121043876
公开日2013年2月6日 申请日期2012年11月6日 优先权日2012年11月6日
发明者贺超良, 高晓晔, 庄秀丽, 陈学思 申请人:中国科学院长春应用化学研究所