一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法和应用

本发明涉及医疗用品材料，具体涉及一种具有压电效应的取向水凝胶敷料及其制备方法。

背景技术：

1、人体皮肤中存在10-60mv的内源性电位和经皮电流电位。具有电响应的压电材料可用于模拟和放大持续压电流以促进组织修复和再生的内源性“生物电”。压电材料属于一类特殊的材料，具有易受机械应力影响的非中心对称晶体结构。

2、压电材料分为无机压电材料(如氧化锌、铌酸钾钠、二氧化钛、钛酸钡等)和高分子压电材料(如聚偏二氟乙烯、聚乳酸、壳聚糖等)；其中，聚偏二氟乙烯(pvdf)的压电性与其β相含量以及其纤维形态和结晶度有关，压电特性来自定向分子偶极子，该分子偶极子是由结晶相β的机械变形和电极化共同形成的，pvdf结晶的α型可以在拉伸、高温及电场极化下转为成β型，进而获得高压电性，除了β相含量和结晶度外，β相的单轴取向也对pvdf的压电性做出了至关重要的贡献；非中心对称四方batio3(bt)纳米颗粒是一种典型的压电材料，四方batio3作为一种亲水性纳米颗粒，可以提高pvdf的亲水性，使水凝胶制备成为可能。

3、天然高分子具有来源广泛，生物相容性好，可按需功能化改性等诸多优点。海藻酸盐(sa)是一种源自海藻的可生物降解的带负电荷的生物基天然聚合物，海藻酸盐作为一种聚阴离子，其极易与二价阳离子发生交联形成凝胶，并且由其所形成的水凝胶具有与细胞外基质(ecm)类似的结构。sa因此常被用做凝胶材料的基底框架材料。高分子量的海藻酸盐由于具有更长的链段，因此有更好的成胶特性；而低分子量的海藻酸盐则拥有更好的生物活性，在生物领域更加具有应用价值。

技术实现思路

1、本发明设计开发了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，本发明的发明目的是解决以pvdf，osa、bt@550nps为原料得到具有压电效应和取向结构的水凝胶敷料。

2、本发明还设计开发了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，本发明的发明目的是提供一种以pvdf，osa、bt@550nps为原料制备具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法。

3、本发明提供的技术方案为：

4、一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，包括通过将bt@550nps加入到dmac和去离子水的溶液后依次加入osa、pvdf及交联剂混合得到水凝胶后，进行加紧干燥后在水中膨胀达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。

5、优选的是，得到所述取向水凝胶敷料加入包含质量百分比为0.01wt％～5wt％的bt@550nps，质量百分比为1wt％～15wt％的pvdf，质量百分比为1wt％～20wt％的osa。

6、优选的是，所述bt@550nps通过将batio3纳米颗粒加入到碱性的kh550的乙醇溶液后干燥得到。

7、优选的是，所述交联剂为caso4悬浊液。

8、优选的是，使用所述dmac和所述去离子水的体积比为1:1。

9、一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，包括如下步骤：

10、步骤一、取ba(oh)2·h2o溶解在去离子水中，得到第一溶液，取钛酸四丁酯溶解在乙醇中，并加入35％氨溶液，得到第二溶液，混合所述第一溶液和所述第二溶液后，将三乙醇胺混合并加入特氟龙反应器中加热反应后，将所得粉末洗涤并干燥，得到白色粉末，通过热退火处理，冷却后研磨成细粉得到四方相的batio3纳米颗粒；

11、步骤二、在机械搅拌下将乙醇加入到去离子水中，在搅拌下将kh550加入溶液中，并持续搅拌，得到第三溶液，将氨水加入到去离子水中，直至溶液的ph值达到11，得到第四溶液；将所述第三溶液和所述第四溶液混合并机械搅拌，在机械搅拌下将所述四方相的batio3纳米颗粒加入反应后用去离子水洗涤，并在真空干燥得到bt@550nps；

12、步骤三、配制4wt％的sa溶液后，将溶液的ph调整为酸性条件，在溶液中加入高碘酸钠，室温避光反应，用蒸馏水透析，冷冻干燥后得到osa；

13、步骤四、将所述bt@550nps加入到dmac和去离子水的混合物中，超声处理后，加入osa，然后将混合物在加热条件下搅拌至完全溶解后，加入的pvdf搅拌，再加入足量caso4悬浊液，得到复合凝胶，在去离子水中溶剂交换后干燥，得到水凝胶敷料；

14、步骤五、将所述水凝胶敷料两端夹紧在空气中干燥后，再将凝胶在水中膨胀直至达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。

15、优选的是，在所述步骤四中，使用所述bt@550nps的质量分数为0.01wt％～5wt％。

16、优选的是，在所述步骤四中，使用所述osa的质量分数为1wt％～20wt％。

17、优选的是，在所述步骤四中，使用所述pvdf的质量分数为1wt％～15wt％。

18、一种具有压电效应的取向水凝胶敷料在制备创面修复的医用敷料中的应用，使用如权利要求1所述具有压电效应的取向水凝胶敷料。

19、本发明所述的有益效果：

20、1、本发明提供的水凝胶敷料通过限制水凝胶在长度方向的形变，然后将其置于在空气中干燥，可以得到各向异性的水凝胶在此过程中，沿长度方向建立足够高的拉伸应力以对齐聚合物链，并且多尺度纤维结构(从亚微米级到微级)自发形成在本体材料中，这些结构很好地保留在溶胀的凝胶中，pvdf的β相的单轴取向对pvdf的压电性可以有至关重要的贡献；

21、2、在本发明中，batio3纳米颗粒在pvdfβ相结晶过程中发挥非均相成核剂的作用，并作为增强剂以保持β相的残余取向，3-氨基丙基三乙氧基硅烷偶联剂(kh550)相当于batio3纳米颗粒与pvdf之间的桥梁，增加batio3纳米颗粒与pvdf的相容性，且能够传递电场极化，kh550改性的batio3纳米颗粒(bt@550nps)通过希夫基键接枝到osa链上不仅作为交联点增强了凝胶的力学性能，而且提升了水凝胶敷料的压电性能。

22、3、在本发明中，sa的添加降低了pvdf的疏水性，进一步降低了pvdf在水凝胶中分相的可能，将sa氧化为氧化海藻酸钠(osa)可以降低海藻酸钠的分子量，提高水溶性，osa还是一种天然的交联剂，可以避免小分子交联剂的加入，同时osa的加入可以大大提高pvdf在混合溶液中的溶解性。

23、4、在本发明中，使用dmac作为溶剂，毒性小，对材质溶解性好，并且在实验的后处理中易于去除，得到的水凝胶夹紧后经过自身的干燥拉伸，能够得到取向结构，再经过水中膨胀等简单操作即可得到具有压电效应的取向水凝胶敷料，加工简单，制备条件可操作性强，便于日后量产加工。

技术特征：

1.一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，包括通过将bt@550nps加入到dmac和去离子水的溶液后依次加入osa、pvdf及交联剂混合得到水凝胶后，进行加紧干燥后在水中膨胀达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。

2.如权利要求1所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，得到所述取向水凝胶敷料加入包含质量百分比为0.01wt％～5wt％的bt@550nps，质量百分比为1wt％～15wt％的pvdf，质量百分比为1wt％～20wt％的osa。

3.如权利要求1或2所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，所述bt@550nps通过将batio3纳米颗粒加入到碱性的kh550的乙醇溶液后干燥得到。

4.如权利要求3所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，所述交联剂为caso4悬浊液。

5.如权利要求1、2或4所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料，其特征在于，使用所述dmac和所述去离子水的体积比为1:1。

6.一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

7.如权利要求6所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，使用所述bt@550nps的质量分数为0.01wt％～5wt％。

8.如权利要求6或7所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，使用所述osa的质量分数为1wt％～20wt％。

9.如权利要求8所述的具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，使用所述pvdf的质量分数为1wt％～15wt％。

10.一种具有压电效应的取向水凝胶敷料在制备创面修复的医用敷料中的应用，其特征在于，使用如权利要求1所述具有压电效应的取向水凝胶敷料。

技术总结
本发明公开了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料，得到所述取向水凝胶敷料加入包含质量百分比为0.01wt％～5wt％的BT@550nps，质量百分比为1wt％～15wt％的PVDF，质量百分比为1wt％～20wt％的OSA。本发明还公开了一种具有压电效应的取向水凝胶敷料的制备方法，包括通过将改性的BaTiO<subgt;3</subgt;纳米颗粒加入到DMAc和去离子水的溶液后依次加入OSA、PVDF及交联剂混合得到水凝胶后，进行干燥后在水中膨胀达到平衡得到所述取向水凝胶敷料。本发明提供的取向水凝胶敷料具有压电效应和取向结构，能够促进伤口愈合特性。

技术研发人员：马贵平,刘奎龙,王良玉,聂俊
受保护的技术使用者：北京化工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16