一种复合水凝胶及其制备方法
【专利摘要】本发明涉及一种复合水凝胶及其制备方法，所述复合水凝胶为以三维纤维网络材料为骨架的水凝胶，即水凝胶内包含三维纤维网络材料；所述三维纤维网络材料是由纤维缠绕形成的网络结构材料。本发明的三维纤维网络材料与水凝胶的直接复合，不会改变水凝胶本身结构就能达到增强的目的。相对于水凝胶内部疏松多孔的结构，三维纤维网络结构致密，对于水凝胶中药物和活性因子的包裹致密，能起到缓释的效果，降低药物的释放速度，从而提高其利用率。
【专利说明】
一种复合水凝胶及其制备方法
技术领域
[0001]本发明属水凝胶制备技术领域，涉及一种复合水凝胶及其制备方法。【背景技术】
[0002]水凝胶(Hydrogel)是以水为分散介质的凝胶，是一种高分子网络体系，性质柔软， 在性质上类似于细胞外基质，因其具有可随意改变形状、强度可调控且内部疏松多孔的特性越来越多地被应用于组织工程中。
[0003]凡是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。这些高分子按其来源可分为天然和合成两大类。天然的亲水性高分子包括多糖类(淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚糖等)和多肽类(胶原、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸等)。合成的亲水高分子包括醇、丙烯酸及其衍生物类，如聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酰胺、聚 N-聚代丙烯酰胺等。[〇〇〇4]水凝胶有各种分类方法，根据水凝胶网络键合的不同，可分为物理凝胶和化学凝胶。物理凝胶是通过物理作用力如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，这种凝胶是非永久性的，通过加热凝胶可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。许多天然高分子在常温下呈稳定的凝胶态，如k2型角叉菜胶、琼脂等;在合成聚合物中，聚乙烯醇(PVA)是一典型的例子，经过冰冻融化处理，可得到在60°C以下稳定的水凝胶。化学凝胶是由化学键交联形成的三维网络聚合物，是永久性的，又称为真凝胶。然而，水凝胶之间为各向同性材料而不能承受大的载荷，机械性能较差，因此制约了其应用范围。[〇〇〇5]因此，增强水凝胶的机械性能才能发挥其最大益处。为了提高水凝胶的力学性能， 许多研究工作者做出了改进，专利公开号104487103 A公开了一种纤维增强水凝胶复合材料的制备方法即在水凝胶主体中加入纤维分散体。专利公开号105085791 A公开了一种疏水微球增韧增强物理交联双网络水凝胶的制备方法。但都更倾向于通过改变凝胶主体的结构来达到增强力学性能的效果，改变了凝胶的原有属性，造成透明度降低，内部结构发生改变等问题。同时阻碍水凝胶内部存在的迀移成分如药物、生长因子等的扩散，使整个凝胶的功能失效。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是提供一种复合水凝胶及其制备方法，以解决现有技术结构强度不足以及内部有效添加成分的迀移速度过快的技术问题。
[0007]本发明中，术语“水凝胶前驱体”指可用于形成水凝胶前的一种存在形式。
[0008]本发明的一种复合水凝胶，为以三维纤维网络材料为骨架的水凝胶，即水凝胶内包含三维纤维网络材料;所述三维纤维网络材料是由纤维缠绕形成的网络结构材料。
[0009]作为优选的技术方案:
[0010]如上所述的复合水凝胶，三维纤维网络为天然的或合成的三维纤维网络;所述三维纤维网络中的纤维直径为500nm?3WI1，孔径范围为1.0M1-9M1(所述三维纤维网络材料的纤维孔径不超过20mi)，孔隙率为65%-90%，且微孔分布均匀;所述水凝胶中的主要成分为水，孔隙率为50 % -90 %，孔径范围为10M1-450M1;
[0011]所述水凝胶是由天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物及亲水共聚物制成的，具体为膀胱脱细胞基质、小肠粘膜脱细胞基质、羊膜脱细胞基质、淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、 壳聚糖、糖蛋白、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸、胶原、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯或聚丙烯酸乙酯水凝胶；
[0012]所述天然或合成的三维纤维网络，具体为丝素蛋白纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙交酯丙交酯纤维、聚己内酯纤维、纳米碳纤维复合￠-磷酸钙或壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料构成的三维纤维网络。
[0013]如上所述的复合水凝胶，所述水凝胶整体或局部包含所述三维纤维网络材料;所述水凝胶局部包含所述三维纤维网络材料是指整块三维纤维网络材料和多块纤维网络材料;整块是指作为整个水凝胶的基底或夹层，多块是指局部多处放置;所述复合水凝胶为水凝胶与三维纤维网络材料为层叠结构、圆筒结构或相互包含结构，所述层叠结构为双层结构或三明治型叠层结构，即上下两层三维纤维网络材料包裹一层水凝胶;所述圆筒结构即三维纤维网络材料包裹水凝胶形成圆筒形;所述相互包含结构即三维纤维网络材料孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有三维纤维网络材料。
[0014]如上所述的复合水凝胶，所述复合水凝胶中还含有迀移成分，所述迀移成分分散包裹在所述水凝胶中。
[0015]如上所述的复合水凝胶，所述迀移成分是指迀移成分分散在水凝胶中，但不产生任何化学反应;所述迀移成分为血管内皮生长因子、胰岛素、阿司匹林、酮洛芬、舒体安通、 溶菌霉素和非那雄胺中的一种或几种。
[0016]如上所述的复合水凝胶，所述水凝胶的存放温度在4°C?40°C。
[0017]本发明还提供了一种复合水凝胶的制备方法，所述制备方法为浸泡法、涂覆法或喷涂法。
[0018]如上所述的制备方法，所述浸泡法的步骤为:
[0019](a)水凝胶前驱体溶液的制备[〇〇2〇]将天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物或者由单体和聚合物形成的亲水共聚物制成质量百分比为20%?50%的水溶液即水凝胶前驱体；[0021 ]对于易溶于水的物质，直接溶解即形成水溶液；
[0022]对于不溶于水的物质，通过改变条件溶解，为冷冻研磨、消化溶解或加温溶解； [〇〇23](b)浸泡
[0024]在凝胶未形成之前，将三维纤维网络材料浸泡于所述前驱体溶液中；[〇〇25](c)凝胶过程[〇〇26]经过化学凝胶或物理凝胶形成复合水凝胶；[〇〇27]所述涂覆法的步骤为:[〇〇28](a)水凝胶前驱体溶液的制备
[0029]将天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物或者由单体和聚合物形成的亲水共聚物制成质量百分比为20%?50%的水溶液即水凝胶前驱体；
[0030]对于易溶于水的物质，直接溶解即形成水溶液；[0031 ]对于不溶于水的物质，通过改变条件溶解，为冷冻研磨、消化溶解或加温溶解；
[0032](b)涂覆
[0033]在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在三维纤维网络材料的上表面、下表面或上下两个表面，形成一层三维纤维网络结构与凝胶前驱体溶液构成的层叠结构;或进一步将三维纤维网络材料贴合于所涂覆的凝胶前驱体溶液层，形成多层三维纤维网络结构与凝胶前驱体溶液构成的层叠结构；[〇〇34] (c)凝胶过程[〇〇35]经过化学凝胶或物理凝胶形成复合水凝胶；[〇〇36]所述喷涂法的步骤为:[〇〇37] (a)水凝胶前驱体溶液的制备
[0038]将天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物或者由单体和聚合物形成的亲水共聚物制成质量百分比为20%?50%的水溶液即水凝胶前驱体；
[0039]对于易溶于水的物质，直接溶解即形成水溶液；
[0040]对于不溶于水的物质，通过改变条件溶解，为冷冻研磨、消化溶解或加温溶解；
[0041](b)喷涂[〇〇42]在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液喷涂在三维纤维网络材料的上表面、下表面或上下两个表面，形成一层三维纤维网络结构与凝胶前驱体溶液构成的层叠结构;或进一步将三维纤维网络材料贴合于所喷涂的凝胶前驱体溶液层，形成多层三维纤维网络结构与凝胶前驱体溶液构成的层叠结构；[〇〇43] (c)凝胶过程
[0044]经过化学凝胶或物理凝胶形成复合水凝胶。[〇〇45]如上所述的制备方法，所述三维纤维网络材料的制备为静电纺丝法或三维编织法。[〇〇46]如上所述的制备方法，水凝胶前驱体溶液的制备过程中还加入0.025?1 Owt %的迀移成分。[〇〇47]本发明的作用机理为:[〇〇48]水凝胶是分子链发生交联而形成的分子尺度的三维网络，迀移成分从其中缓释主要与迀移成分在凝胶中的扩散速度有关。该扩散速度第一方面和水凝胶结构有关，即水凝胶的三维网络密度、网络孔径大小及分布、交联强度、电荷分布和强度;第二方面和药物结构和含量有关，如药物尺寸、载药量、药物分子量、负载部位、药物电荷分布和强度;第三方面和环境响应条件有关，即外界温度、pH值、电场、磁场、光等。[〇〇49]三维纤维网络材料是纤维相互贯穿交错形成的三维网络状体型材料，属于微纳米尺度的三维网络结构，力学性能优异，可用于增强水凝胶并获得具有各向同性机械行为特征的复合材料结构，同时三维纤维网络中的纤维直径为500nm?3wn，孔径范围为1.0wn-9y m，孔隙率为65%-90%，且微孔分布均匀。
[0050]鉴于上述，本发明在于提供了一种复合水凝胶的制备方法，即将水凝胶与三维纤维网络材料通过喷涂法、浸泡法、涂覆法进行物理复合。水凝胶中的主要成分为水，孔隙率为50%-90%，孔径范围为10M1-450M1，因此其孔径大于三维纤维网络的孔径。两者复合后， 水凝胶中的大孔结构会被三维纤维网络结构全部或部分填充。一方面，三维纤维网络在水凝胶中起到三维骨架的作用，从而增强了水凝胶的力学性能。另一方面，三维纤维网络会填充水凝胶中原由水占据的部分空隙，也会在水凝胶的构筑聚合物中混合部分纤维。由于三维纤维网络的密度大于水，药物在复合水凝胶中的扩散速度慢于在无三维纤维网络水凝胶中的扩散速度，因此会延缓水凝胶中药物向材料外部的缓释。另外，当水凝胶构筑聚合物中混合部分纤维时，由于三维纤维网络聚合物中未负载药物，因此负载于水凝胶中的药物扩散速度也会被延缓。上述两个原因会导致复合水凝胶中的药物缓释时间更加持久。通过选择具有不同孔径、纤维直径、孔隙率的三维纤维网络材料，或通过改变三维纤维网络聚合物与水凝胶构筑聚合物的复合方式、复合密度，可调节复合水凝胶的强度和药物扩散行为。
[0051]由于三维纤维网络与水凝胶网络分属于不同尺度的三维网络，三维纤维网络与水凝胶的复合并不会改变水凝胶的主体三维网络结构(如交联密度、水凝胶材料与药物的相互作用以及水凝胶的环境响应性)，因此可适用于各类不同的水凝胶体系。
[0052]有益效果[〇〇53](1)本发明的三维纤维网络与凝胶的直接复合，不会改变凝胶本身结构就能达到增强水凝胶的目的。[〇〇54](2)相对于水凝胶内部疏松多孔的结构，三维纤维网络结构致密，对于水凝胶中药物、活性因子的包裹致密，能起到缓释的效果，降低药物的释放速度，从而提高其利用率。【附图说明】
[0055]图1为复合水凝胶的扫描电子显微镜图【具体实施方式】[〇〇56]下面结合【具体实施方式】，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。[〇〇57]本发明的一种复合水凝胶，为以三维纤维网络材料为骨架的水凝胶，即水凝胶内包含三维纤维网络材料;所述三维纤维网络材料是由纤维缠绕形成的网络结构材料。图1为复合水凝胶的扫描电子显微镜图，从图中可以看出，水凝胶作为疏松层，与三维纤维网络结构作为致密层紧密连接，并且相互贯通。[〇〇58] 三维纤维网络为天然的或合成的三维纤维网络;所述三维纤维网络中的纤维直径为500nm?3wii，孔径范围为1(所述三维纤维网络材料的纤维孔径不超过20wii)，孔隙率为65%-90%，且微孔分布均匀;所述水凝胶中的主要成分为水，孔隙率为50%-90%， 孔径范围为10wn-450iim。
[0059]所述水凝胶是由天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物及亲水共聚物制成的，具体为膀胱脱细胞基质、小肠粘膜脱细胞基质、羊膜脱细胞基质、淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、 壳聚糖、糖蛋白、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸、胶原、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯或聚丙烯酸乙酯水凝胶。
[0060]所述天然或合成的三维纤维网络，具体为丝素蛋白纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙交酯丙交酯纤维、聚己内酯纤维、纳米碳纤维复合￠-磷酸钙或壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料构成的三维纤维网络。
[0061]所述水凝胶整体或局部包含所述三维纤维网络材料;所述水凝胶局部包含所述三维纤维网络材料是指整块三维纤维网络材料和多块纤维网络材料;整块是指作为整个水凝胶的基底或夹层，多块是指局部多处放置;所述复合水凝胶为水凝胶与三维纤维网络材料为层叠结构或圆筒结构或相互包含结构，所述层叠结构为双层结构或三明治型叠层结构， 即上下两层三维纤维网络材料包裹一层水凝胶;所述圆筒结构即三维纤维网络材料包裹水凝胶形成圆筒形;所述相互包含结构即三维纤维网络材料孔隙中含有水凝胶构筑聚合物， 水凝胶孔隙中也含有三维纤维网络材料。
[0062]所述复合水凝胶中还含有迀移成分，所述迀移成分分散包裹在所述水凝胶中。
[0063]所述迀移成分是指迀移成分分散在水凝胶中，但不产生任何化学反应;所述迀移成分为为血管内皮生长因子、胰岛素、阿司匹林、酮洛芬、舒体安通、溶菌霉素和非那雄胺中的一种或几种。[〇〇64]所述水凝胶的存放温度在4°C?40°C。
[0065]实施例1
[0066]—种复合水凝胶的制备方法，首先将膀胱脱细胞基质冷冻研磨成粉末，用胃蛋白酶消化溶解成浓度为40wt%的水溶液，同时加入0.025wt%血管内皮生长因子，即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将采用静电纺丝法制备的纤维直径为500nm、孔径为1.0 M1-1.5M1、孔隙率为65%且微孔分布均匀的丝素蛋白纤维浸泡于所述前驱体溶液中；经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在4°C条件下存放。[〇〇67]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为50%，孔径为50M1-100M1;血管内皮生长因子分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含丝素蛋白纤维，复合水凝胶中水凝胶与丝素蛋白纤维为相互包含结构，丝素蛋白纤维孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有丝素蛋白纤维。
[0068] 实施例2[〇〇69] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将淀粉加温溶解成浓度为30wt %的水溶液，同时加入0.05wt%胰岛素即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将采用三维编织法制备的纤维直径为3wi1、孔径为8.0wn-9.0wn、孔隙率为90%且微孔分布均匀的聚乙烯醇纤维浸泡于所述前驱体溶液中；经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在 40 °C条件下存放。
[0070]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为90%，孔径为40M1-100M1;胰岛素分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含聚乙烯醇纤维，复合水凝胶中水凝胶与聚乙烯醇纤维为相互包含结构，聚乙烯醇纤维孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有聚乙烯醇纤维。
[0071]实施例3[〇〇72] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将聚L-谷胺酸直接溶解制成浓度为40wt%的水溶液，同时加入2wt%阿司匹林即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将采用静电纺丝法制备的纤维直径为900nm、孔径为3.0wn-4.0wn、孔隙率为80%且微孔分布均匀的纳米碳纤维复合￠-磷酸钙浸泡于所述前驱体溶液中；经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在l〇°C条件下存放。
[0073]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为60%，孔径为10m1-30mi;阿司匹林分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含纳米碳纤维复合￠-磷酸钙，复合水凝胶中水凝胶与纳米碳纤维复合￠-磷酸钙为相互包含结构，纳米碳纤维复合￠-磷酸钙孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有纳米碳纤维复合￠-磷酸钙。
[0074]实施例4[〇〇75] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将聚丙烯醇加温溶解制成浓度为25wt %的水溶液，同时加入l〇wt%非那雄胺即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将采用静电纺丝法制备的纤维直径为600nm、孔径为4.0wn-5.0wn、孔隙率为70%且微孔分布均匀的壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料浸泡于所述前驱体溶液中；经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在l〇°C条件下存放。
[0076]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为60%，孔径为60M1-80M1;非那雄胺分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料，复合水凝胶中水凝胶与壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料为相互包含结构，壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料。
[0077]实施例5[〇〇78] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将聚丙烯酸直接溶解制成浓度为30wt %的水溶液，同时加入0.lwt%血管内皮生长因子与胰岛素的混合物，血管内皮生长因子与胰岛素的质量比为1:1，即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将采用静电纺丝法制备的纤维直径为800nm、孔径为7.0wn-8.0wn、孔隙率为70 %且微孔分布均匀的丝素蛋白纤维浸泡于所述前驱体溶液中；经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在30°C条件下存放。[〇〇79]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为75%，孔径为100M1-120M1;血管内皮生长因子与胰岛素的混合物分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含丝素蛋白纤维，复合水凝胶中水凝胶与丝素蛋白纤维为相互包含结构，丝素蛋白纤维孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有丝素蛋白纤维。
[0080]实施例6
[0081]—种复合水凝胶的制备方法，首先将聚丙烯酸甲酯直接溶解制成浓度为35wt%的水溶液，同时加入2wt%的阿司匹林与酮洛芬的混合物，阿司匹林与酮洛芬的质量比为2:1， 即得到水凝胶前驱体溶液；在凝胶未形成之前，将采用静电纺丝法制备的纤维直径为 900nm、孔径为2.0M1-3.5M1、孔隙率为80%且微孔分布均匀的聚乙烯醇纤维浸泡于所述前驱体溶液中；经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在25°C条件下存放。 [〇〇82] 测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为80%，孔径为120M1-140M1;阿司匹林与酮洛芬的混合物分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含聚乙烯醇纤维，复合水凝胶中水凝胶与聚乙烯醇纤维为相互包含结构，聚乙烯醇纤维孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有聚乙烯醇纤维。
[0083]实施例7
[0084]—种复合水凝胶的制备方法，首先将将小肠粘膜脱细胞基质冷冻研磨成粉末，用胃蛋白酶消化成浓度为50wt%的水溶液，同时加入5wt%舒体安通即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在采用静电纺丝法制备的纤维直径为lM1、孔径为1.0m1-1.8m1、孔隙率为80%且微孔分布均匀的丝素蛋白纤维的上表面;经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在35°C条件下存放。[〇〇85] 测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为68%，孔径为400M1-450M1;舒体安通分散包裹在水凝胶中；丝素蛋白纤维作为整个水凝胶的基底，复合水凝胶中水凝胶与丝素蛋白纤维为圆筒结构，丝素蛋白纤维包裹水凝胶形成圆筒形。
[0086] 实施例8[〇〇87] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将聚乙烯醇加温溶解成浓度为30wt %的水溶液，同时加入3wt %舒体安通与溶菌霉素的混合物，舒体安通与溶菌霉素的质量比为1:2，即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在采用三维编织法制备的纤维直径为2wi1、孔径为3.5M1-4.2M1、孔隙率为85%且微孔分布均匀的聚乙烯醇纤维的下表面;经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在30°C条件下存放。 [〇〇88] 测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为70%，孔径为60M1-100M1;舒体安通与溶菌霉素的混合物分散包裹在水凝胶中；聚乙烯醇纤维局部多处放置于水凝胶中，复合水凝胶中水凝胶与聚乙烯醇纤维为圆筒结构，聚乙烯醇纤维包裹水凝胶形成圆筒形。
[0089] 实施例9[〇〇9〇] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将聚L-赖氨酸直接溶解制成浓度为40wt%的水溶液，同时加入6wt%舒体安通与溶菌霉素的混合物，舒体安通与溶菌霉素的质量比为1:2， 即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在采用静电纺丝法制备的纤维直径为3wi1、孔径为6.0M1-6.8M1、孔隙率为80%且微孔分布均匀的聚己内酯纤维的上下两个表面;经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在30°C条件下存放。
[0091]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为60%，孔径为80M1-100M1;舒体安通与溶菌霉素的混合物分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含聚己内酯纤维，复合水凝胶中水凝胶与聚己内酯纤维为相互包含结构，聚己内酯纤维网络孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有聚己内酯纤维。
[0092]实施例10[〇〇93] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将纤维素在30 °C下发生溶胀，制成浓度为 25wt%的水溶液，同时加入0.025wt%血管内皮生长因子即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在采用静电纺丝法制备的纤维直径为700nm、孔径为 5.0wn-6.0wn、孔隙率为85%且微孔分布均匀的壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料的上表面，进一步将壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料贴合于所涂覆的凝胶前驱体溶液层;经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在35°C条件下存放。[〇〇94]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为70%，孔径为40M1-60M1;血管内皮生长因子分散包裹在水凝胶中；壳聚糖_碳酸钙复合纳米纤维材料作为整个水凝胶的夹层，复合水凝胶中水凝胶与壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料为双层结构，上下两层壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料包裹一层水凝胶。
[0095] 实施例11[〇〇96] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将聚丙烯酸乙酯直接溶解制成浓度为30wt%的水溶液，同时加入l〇wt%非那雄胺、胰岛素和阿司匹林的混合物，非那雄胺、胰岛素与阿司匹林的质量比为1:1:10，即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在采用静电纺丝法制备的纤维直径为900nm、孔径为3.0wn-4.2WI1、孔隙率为65%且微孔分布均匀的丝素蛋白纤维的下表面，进一步将丝素蛋白纤维贴合于所涂覆的凝胶前驱体溶液层;经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在28°C条件下存放。 [〇〇97] 测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为76%，孔径30M1-50M1;非那雄胺、胰岛素和阿司匹林的混合物分散包裹在水凝胶中；丝素蛋白纤维作为整个水凝胶的夹层，复合水凝胶中水凝胶与丝素蛋白纤维为双层结构，上下两层丝素蛋白纤维包裹一层水凝胶。
[0098] 实施例12[〇〇99] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将海藻酸直接溶解在水中，制成浓度为30wt% 的水溶液，同时加入〇.〇25wt%胰岛素即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在采用静电纺丝法制备的纤维直径为lwi1、孔径为4.0wn-5.2wi1、孔隙率为77%且微孔分布均匀的聚乙烯醇纤维的上下两个表面，进一步将聚乙烯醇纤维贴合于所涂覆的凝胶前驱体溶液层;经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在28 °C条件下存放。
[0100]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为60%，孔径为50M1-80M1;胰岛素分散包裹在水凝胶中；聚乙烯醇纤维作为整个水凝胶的夹层，复合水凝胶中水凝胶与聚乙烯醇纤维为三明治型叠层结构，上下两层聚乙烯醇纤维包裹一层水凝胶。
[0101]实施例13
[0102]—种复合水凝胶的制备方法，首先将羊膜脱细胞基质冷冻研磨成粉末，用胃蛋白酶消化成浓度为20wt%的水溶液，同时加入5wt%阿司匹林即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液喷涂在采用静电纺丝法制备的纤维直径为750nm、孔径为 5.0wn-6.5m1、孔隙率为69%且微孔分布均匀的丝素蛋白纤维的上表面;经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在20°C条件下存放。[〇1〇3] 测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为77%，孔径为SOwn-lOOwii;阿司匹林分散包裹在水凝胶中；丝素蛋白纤维作为整个水凝胶的基底，复合水凝胶中水凝胶与丝素蛋白纤维为圆筒结构，丝素蛋白纤维包裹水凝胶形成圆筒形。
[0104] 实施例14[〇1〇5] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将透明质酸直接溶解制成浓度为30wt%的水溶液，同时加入3wt %酮洛芬即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液喷涂在采用三维编织法制备的纤维直径为2wi1、孔径为3.0wn-5.0wn、孔隙率为80 %且微孔分布均匀的聚乙烯醇纤维的下表面;经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在32°C条件下存放。
[0106]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为66%，孔径为70M1-120M1;酮洛芬分散包裹在水凝胶中；聚乙烯醇纤维局部多处放置于水凝胶中，复合水凝胶中水凝胶与聚乙烯醇纤维为圆筒结构，聚乙烯醇纤维包裹水凝胶形成圆筒形。
[0107]实施例15[〇1〇8] 一种复合水凝胶的制备方法，首先将胶原加温溶解制成浓度为40wt %的水溶液， 同时加入6wt %舒体安通即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液喷涂在采用静电纺丝法制备的纤维直径为500nm、孔径为7.0M1-9M1、孔隙率为65%且微孔分布均匀的聚乙交酯丙交酯纤维毡的上下两个表面;经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在4°C条件下存放。
[0109]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为50%，孔径为50M1-100M1;舒体安通分散包裹在水凝胶中；水凝胶整体包含聚乙交酯丙交酯纤维，复合水凝胶中水凝胶与聚乙交酯丙交酯纤维为相互包含结构，聚乙交酯丙交酯纤维网络孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有聚乙交酯丙交酯纤维。
[0110]实施例16
[0111]—种复合水凝胶的制备方法，首先将壳聚糖溶解于1 %的乙酸溶液制成浓度为 25wt%的水溶液，同时加入4wt%溶菌霉素即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前， 将所述前驱体溶液喷涂在采用静电纺丝法制备的纤维直径为500nm、孔径为5.0wn-7.5wi1、 孔隙率为65%且微孔分布均匀的聚乙烯醇纤维的上表面，进一步将聚乙烯醇纤维贴合于所喷涂的凝胶前驱体溶液层;经过化学凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在4 °C 条件下存放。
[0112]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为50%，孔径为50M1-100M1;溶菌霉素分散包裹在水凝胶中；聚乙烯醇纤维作为整个水凝胶的夹层，复合水凝胶中水凝胶与聚乙烯醇纤维为双层结构，上下两层聚乙烯醇纤维包裹一层水凝胶。
[0113]实施例17
[0114]—种复合水凝胶的制备方法，首先将可溶性糖蛋白直接溶解在水中，制成浓度为 35wt %的水溶液，同时加入2wt %酮洛芬、舒体安通和溶菌霉素的混合物，酮洛芬、舒体安通与溶菌霉素的质量比为1: 2:1，即得到水凝胶前驱体溶液;在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液喷涂在采用静电纺丝法制备的纤维直径为3wi1、孔径为6.0ym-9.0wn、孔隙率为90% 且微孔分布均匀的壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料的上下两个表面，进一步将壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料贴合于所喷涂的凝胶前驱体溶液层;经过物理凝胶形成复合水凝胶，最后将制备的复合水凝胶在40°C条件下存放。
[0115]测试表明，水凝胶的主要成分为水，孔隙率为90%，孔径为60M1-80M1;酮洛芬、舒体安通和溶菌霉素的混合物分散包裹在水凝胶中；壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料作为整个水凝胶的夹层，复合水凝胶中水凝胶与壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料为三明治型叠层结构，上下两层壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料包裹一层水凝胶。
【主权项】
1.一种复合水凝胶，其特征是:所述复合水凝胶为以三维纤维网络材料为骨架的水凝 胶，即水凝胶内包含三维纤维网络材料;所述三维纤维网络材料是由纤维缠绕形成的网络 结构材料。2.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，三维纤维网络为天然或合成的三维 纤维网络;所述三维纤维网络中的纤维直径为500nm?3wii，孔径范围为1.0M1-9M1，孔隙率 为65%-90%，且微孔分布均匀；所述水凝胶中的主要成分为水，孔隙率为50%-90%，孔径 范围为 10ym-450iim;所述水凝胶是由天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物及亲水共聚物制成的，具体为膀胱 脱细胞基质、小肠粘膜脱细胞基质、羊膜脱细胞基质、淀粉、纤维素、海藻酸、透明质酸、壳聚 糖、糖蛋白、聚L-赖氨酸、聚L-谷胺酸、胶原、聚乙烯醇、聚丙烯醇、聚丙烯酸、聚丙烯酸甲酯 或聚丙烯酸乙酯水凝胶；所述天然或合成的三维纤维网络，具体为丝素蛋白纤维、聚乙烯醇纤维、聚乙交酯丙交 酯纤维、聚己内酯纤维、纳米碳纤维复合￠-磷酸钙或壳聚糖-碳酸钙复合纳米纤维材料构成 的三维纤维网络。3.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述水凝胶整体或局部包含所述三 维纤维网络材料;所述水凝胶局部包含所述三维纤维网络材料是指包含整块三维纤维网络 材料和多块纤维网络材料;整块是指作为整个水凝胶的基底或夹层，多块是指局部多处放 置;所述复合水凝胶中水凝胶与三维纤维网络材料为层叠结构、圆筒结构或相互包含结构， 所述层叠结构为双层结构或三明治型叠层结构，即上下两层三维纤维网络材料包裹一层水 凝胶;所述圆筒结构即三维纤维网络材料包裹水凝胶形成圆筒形;所述相互包含结构即三 维纤维网络材料孔隙中含有水凝胶构筑聚合物，水凝胶孔隙中也含有三维纤维网络材料。4.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述复合水凝胶中还含有迀移成 分，所述迀移成分分散包裹在所述水凝胶中。5.根据权利要求4所述的复合水凝胶，其特征在于，所述迀移成分是指迀移成分分散在 水凝胶中，但不产生任何化学反应;所述迀移成分为血管内皮生长因子、胰岛素、阿司匹林、 酮洛芬、舒体安通、溶菌霉素和非那雄胺中的一种或几种。6.根据权利要求1所述的复合水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的存放温度在4°C?40r。7.—种如权利要求1、2、3或6中任一复合水凝胶的制备方法，其特征是:所述制备方法 为浸泡法、涂覆法或喷涂法。8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述浸泡法的步骤为:(a)水凝胶前驱体溶液的制备将天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物或者由单体和聚合物形成的亲水共聚物制成水 溶液即水凝胶前驱体；对于易溶于水的物质，直接溶解即形成水溶液；对于不溶于水的物质，通过改变条件溶解，具体为冷冻研磨、消化溶解或加温溶解；(b)浸泡在凝胶未形成之前，将三维纤维网络材料浸泡于所述前驱体溶液中；(c)凝胶过程经过化学凝胶或物理凝胶形成复合水凝胶；所述涂覆法的步骤为:(a)水凝胶前驱体溶液的制备将天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物或者由单体和聚合物形成的亲水共聚物制成水 溶液即水凝胶前驱体；对于易溶于水的物质，直接溶解即形成水溶液；对于不溶于水的物质，通过改变条件溶解，具体为冷冻研磨、消化溶解或加温溶解；(b)涂覆在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液涂覆在三维纤维网络材料的上表面、下表面或 上下两个表面，形成一层三维纤维网络结构与凝胶前驱体溶液构成的层叠结构；或进一步 将三维纤维网络材料贴合于所涂覆的凝胶前驱体溶液层，形成多层三维纤维网络结构与凝 胶前驱体溶液构成的层叠结构；(c)凝胶过程经过化学凝胶或物理凝胶形成复合水凝胶；所述喷涂法的步骤为:(a)水凝胶前驱体溶液的制备将天然聚合物、亲水单体、亲水聚合物或者由单体和聚合物形成的亲水共聚物制成水 溶液即水凝胶前驱体；对于易溶于水的物质，直接溶解即形成水溶液；对于不溶于水的物质，通过改变条件溶解，具体为冷冻研磨、消化溶解或加温溶解；(b)喷涂在凝胶未形成之前，将所述前驱体溶液喷涂在三维纤维网络材料的上表面、下表面或 上下两个表面，形成一层三维纤维网络结构与凝胶前驱体溶液构成的层叠结构；或进一步 将三维纤维网络材料贴合于所喷涂的凝胶前驱体溶液层，形成多层三维纤维网络结构与凝 胶前驱体溶液构成的层叠结构；(c)凝胶过程经过化学凝胶或物理凝胶形成复合水凝胶。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述三维纤维网络材料的制备为静电 纺丝法或二维编织法。10.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，水凝胶前驱体溶液的制备过程中还 加入迀移成分。
【文档编号】C08L5/08GK106084257SQ201610395744
【公开日】2016年11月9日
【申请日】2016年6月6日 公开号201610395744.7, CN 106084257 A, CN 106084257A, CN 201610395744, CN-A-106084257, CN106084257 A, CN106084257A, CN201610395744, CN201610395744.7
【发明人】张耀鹏, 蒋丹, 宋鲁杰, 邵惠丽, 黄建文, 傅强, 胡学超
【申请人】东华大学