一种水凝胶微球的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及水凝胶的制备技术领域，具体为一种水凝胶微球的制备方法。
【背景技术】
[0002]水凝胶是一类能够在水中溶胀并保持大量水分但不能被溶解的亲水性聚合物网络，广泛应用于生物医学领域，如药物控释载体和组织工程支架材料等。从应用的观点来看，将水凝胶做成小的尺寸具有许多优点，比如可以通过提高智能水凝胶的响应速度，减少在注射点的潜在刺激反应；还可以通过凝胶微球的组装构筑高级结构及复杂功能的水凝胶，便于制备可注射的药物控释载体及组织工程材料。因此，水凝胶微球的制备、性能及应用研宄近年来格外引人注目。水凝胶微球的制备有多种方法，包括乳液中的自由基聚合、聚合物的乳液交联、大分子自组装等。通过物理方法形成的水凝胶微球一般稳定性较差，应用领域受到限制。而通过化学方法形成的水凝胶微球一般机械强度较高，但在形成过程中会涉及到不易完全除去的引发剂或催化剂，作为生物医用材料有引起细胞毒性的潜在危险。另一方面，通过传统化学方法形成的水凝胶微球结构不易精确控制，从而影响其对环境刺激的响应速度；化学过程的副反应也会影响水凝胶的使用性能。因此，在制备水凝胶微球时选择合适的化学反应是十分重要的。
[0003]双稀合成反应(也称Diels-Alder反应)是共轭双稀与含稀键或炔键化合物的环加成反应，是最有效和通用的合成六元环化合物的方法之一，具有原子经济性，可以在温和条件下进行，一般不需要催化剂，水溶液对其有促进作用。双烯合成反应具有可逆性，通过该反应得到的聚合物很容易通过温度控制分解成为低聚物或解聚成原来的单体，从而在自修复材料的制备中有着广泛的应用。双烯合成反应又是一种点击化学反应，具有可靠、高效、产率高、选择性好等特点，在合成结构需精确控制的聚合物中具有明显的优势，有利于赋予材料复杂的功能；由于生物分子内不含双烯体和亲双烯体，在生物体内进行该反应时不容易有副反应伴生。有关双烯合成反应用于聚合物合成的报道较多，但反应一般在有机溶剂中进行，在水相中反应合成聚合物的研宄报道相对较少。
[0004]因此，提供一种操作简单方便，无需催化剂或引发剂，将双烯合成反应应用于水凝胶微球的制备中，通过乳液中的双烯合成反应制备了水凝胶微球的水凝胶微球的制备方法，已经是一个值得研宄的问题。
【发明内容】
[0005]为了克服上述现有技术中的不足，本发明提供了一种将双烯合成反应应用于水凝胶微球的制备中，通过乳液中的双烯合成反应制备了水凝胶微球，操作简单方便，无需催化剂或引发剂，只需要加热就可形成化学交联，形成水凝胶微球的水凝胶微球的制备方法。
[0006]本发明的目的是这样实现的:
一种水凝胶微球的制备方法，其具体制备方法步骤如下:
步骤(I):合成含有双烯体基团的聚合物； 步骤(2):合成含有亲双稀体基团的聚合物；
步骤(3):选择乳化剂和有机相，将步骤(2)和步骤(3)中合成的大分子双烯体和大分子亲双烯体溶解于水中，搅拌形成稳定的W/ O型乳液；
步骤(4):将步骤(3)中形成的稳定的W/ O型乳液进行升高温，发生双烯合成反应，反应结束后经过破乳、洗涤、抽滤和干燥程序，即得到水凝胶微球。
[0007]所述的步骤(I)中的聚合物包括亲水单体和含有呋喃环的单体形成的共聚物，为二元共聚物或多元共聚物；所述的亲水单体包括N，N- 二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、马来酸；
所述的步骤(2)中的大分子亲双烯体中含有马来酰亚胺基团；所述的马来酰亚胺基团通过氨基苯酚或氨基酸与马来酸酸酐反应制备而成；
所述的步骤(3)中的乳化剂为单一乳化剂或复合乳化剂，反应温度为40-60°C，油水比为:7:1 ?20:1 ；
所述的单一乳化剂为Span80，复合乳化剂为Span80与OPlO的混合乳剂；所述的油相包括正己烷和液体石蜡。
[0008]积极有益效果:本发明通过将双烯合成反应应用于水凝胶微球的制备中，通过乳液中的双烯合成反应制备了水凝胶微球，操作简单方便，无需催化剂或引发剂，只需要加热就可形成化学交联，形成水凝胶微球的水凝胶微球，制备的微球颗粒大小均匀，在水凝胶微球的制备中具有广泛的应用前景。
【附图说明】
[0009]图1为本发明实例I中水凝胶微球的交联反应示意图；
图2本发明实例I中水凝胶微球和DMAFM的FTIR谱图；
图3水凝胶微球扫描电镜图；
图4为37°C下水凝胶微球随时间变化的溶胀行为示意图；
图中为:微球(a)、DMA-FM (b)。
【具体实施方式】
[0010]下面结合附图和具体实施例，对本发明做进一步的说明:
一种水凝胶微球的制备方法，其具体制备方法步骤如下:
步骤(I):合成含有双烯体基团的聚合物；
步骤(2):合成含有亲双稀体基团的聚合物；
步骤(3):选择乳化剂和有机相，将步骤(2)和步骤(3)中合成的大分子双烯体和大分子亲双烯体溶解于水中，搅拌形成稳定的W/ O型乳液；
步骤(4):将步骤(3)中形成的稳定的W/ O型乳液进行升高温，发生双烯合成反应，反应结束后经过破乳、洗涤、抽滤和干燥程序，即得到水凝胶微球。
[0011]所述的步骤(I)中的聚合物包括亲水单体和含有呋喃环的单体形成的共聚物，为二元共聚物或多元共聚物，该共聚物具有温敏、PH敏感等智能响应性，从而通过该方法可以制备具有对外界环境具有刺激响应性的智能水凝胶微球；所述的亲水单体包括N，N- 二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、马来酸； 所述的步骤(2)中的大分子亲双烯体中含有马来酰亚胺基团；所述的马来酰亚胺基团通过氨基苯酚或氨基酸与马来酸酸酐反应制备而成；通过氨基酸与马来酸酐的反应，可以得到含马来酰亚胺基团的分子，即N-(氨基酸)_马来酰亚胺，然后将N-(氨基酸)_马来酰亚胺接在事先设计合成的含有羟基的共聚物上；
所述的步骤(3)中的乳化剂为单一乳化剂或复合乳化剂，反应温度为40-60°C，油水比为:7:1 ?20:1 ；
所述的单一乳化剂为Span80，复合乳化剂为Span80与OPlO的混合乳剂；所述的油相包括正己烷和液体石蜡。
[0012]实施例1
如图1、图2、图3和图4所示，将N，N-二甲基丙烯酰胺(DMA)和糠酯(FM)以投料摩尔比为5:1的比例加入到三口烧瓶中，以甲苯为溶剂，AIBN为引发剂，氩气保护下70°C反应8h。反应结束后反应液浓缩、无水乙醚沉淀、抽滤、干燥，得白色粉末。即大分子双烯体，DMA-FM ；
以马来酸酐和丙氨酸为原料，乙酸为溶剂，30°C下反应6h后抽滤得N-(异丙酸基)马来酰胺酸(AMA)，接着将AMA在甲苯中加入三乙胺快速回流制备N-(异丙酸基)马来酰亚胺(AMI)；然后将PEG-2000和AMI溶于二氯甲烷中，以DCC为脱水剂，制备大分子亲双烯体PEG-AMI
以液体石蜡为油相，Span-80和0P-10 (22:3)混合液为乳化剂，PEG-AMI和DMA-FM为原料，采用反相乳液法制备水凝胶微球，升温反应，反应结束后用乙酸乙酯破乳、乙醚沉淀、抽滤、干燥，得水凝胶微球。
[0013]本课题组报道了一系列基于水相中双烯合成反应制备的水凝胶，讨论了反应温度、反应时间对水凝胶性质的影响。研宄结果表明，采用双烯合成反应合成水凝胶，方法简单易行，反应条件温和，不需要催化剂或引发剂，而且可以通过调节温度或活性基团的含量，来控制凝胶化时间和凝胶化程度。结合双烯合成反应的特点一点击性、可逆性和水的加速作用等，本发明将双烯合成反应应用于水凝胶微球的制备中，通过乳液中的双烯合成反应制备了水凝胶微球。该方法具有简单易操作，无需催化剂或引发剂，只需加热就可形成化学交联，形成水凝胶微球。
[0014]本发明通过将双烯合成反应应用于水凝胶微球的制备中，通过乳液中的双烯合成反应制备了水凝胶微球，操作简单方便，无需催化剂或引发剂，只需要加热就可形成化学交联，形成水凝胶微球的水凝胶微球，制备的微球颗粒大小均匀，在水凝胶微球的制备中具有广泛的应用前景。
[0015]以上实施案例仅用于说明本发明的优选实施方式，但本发明并不限于上述实施方式，在所述领域普通技术人员所具备的知识范围内，本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替代及改进等，均应视为本申请的保护范围。
【主权项】
1.一种水凝胶微球的制备方法，其特征在于:其具体制备方法步骤如下: 步骤(I):合成含有双烯体基团的聚合物； 步骤(2):合成含有亲双稀体基团的聚合物； 步骤(3):选择乳化剂和有机相，将步骤(2)和步骤(3)中合成的大分子双烯体和大分子亲双烯体溶解于水中，搅拌形成稳定的W/ O型乳液； 步骤(4):将步骤(3)中形成的稳定的W/ O型乳液进行升高温，发生双烯合成反应，反应结束后经过破乳、洗涤、抽滤和干燥程序，即得到水凝胶微球。
2.根据权利要求1所述的一种水凝胶微球的制备方法，其特征在于:所述的步骤(I)中的聚合物包括亲水单体和含有呋喃环的单体形成的共聚物，为二元共聚物或多元共聚物；所述的亲水单体包括N，N- 二甲基丙烯酰胺、N-异丙基丙烯酰胺、(甲基)丙烯酸、马来酸。
3.根据权利要求1所述的一种水凝胶微球的制备方法，其特征在于:所述的步骤(2)中的大分子亲双烯体中含有马来酰亚胺基团；所述的马来酰亚胺基团通过氨基苯酚或氨基酸与马来酸酸酐反应制备而成。
4.根据权利要求1所述的一种水凝胶微球的制备方法，其特征在于:所述的步骤(3)中的乳化剂为单一乳化剂或复合乳化剂，反应温度为40-60°C，油水比为:7:1?20:1。
5.根据权利要求4所述的一种水凝胶微球的制备方法，其特征在于:所述的单一乳化剂为SpanSO，复合乳化剂为SpanSO与OPlO的混合乳剂；所述的油相包括正己烷和液体石蜡。
【专利摘要】本发明公开了一种水凝胶微球的制备方法，步骤（1）：合成含有双烯体基团的聚合物；步骤（2）：合成含有亲双烯体基团的聚合物；步骤（3）：选择乳化剂和有机相，将步骤（2）和步骤（3）中合成的大分子双烯体和大分子亲双烯体溶解于水中，搅拌形成稳定的W/O型乳液；将步骤（3）中形成的稳定的W/O型乳液进行升高温度，发生双烯合成反应，反应结束后经过破乳、洗涤、抽滤和干燥程序，即得到水凝胶微球。本发明通过将双烯合成反应应用于水凝胶微球的制备中，通过乳液中的双烯合成反应制备了水凝胶微球，操作简单方便，无需催化剂或引发剂，只需要加热就可形成化学交联，形成水凝胶微球，制备的微球颗粒大小均匀，在水凝胶微球的制备中具有广泛的应用前景。
【IPC分类】C08G81-02, C08J3-16, C08J3-075, C08J3-24
【公开号】CN104804203
【申请号】CN201410554497
【发明人】魏宏亮, 刘晓倩, 楚晖娟, 朱靖
【申请人】河南工业大学
【公开日】2015年7月29日
【申请日】2014年10月20日