一种pH响应的自修复型PVA-金属络合水凝胶的制作方法
【专利摘要】一种pH响应的自修复型PVA-金属复合水凝胶，属于功能高分子材料领域。本发明以水溶性高分子聚乙烯醇(PVA)为主要原料，选用生物基单体3，4-二羟基苯丙氨酸(多巴，DOPA)为功能单体，经酯化反应制备DOPA修饰的PVA聚合物(PVA-DOPA)；利用DOPA中儿茶酚基与金属离子的络合作用，制备了具有pH响应性的自修复型水凝胶；凝胶的储能模量、颜色等均可通过调节pH来实现。本发明制得非共价键交联的聚合物金属复合凝胶具有pH响应性、自修复性和良好的机械强度，可应用于生物医药和组织工程等领域。
【专利说明】-种pH响应的自修复型PVA-金属络合水凝胶
【技术领域】
[0001] -种pH响应的自修复型PVA-金属络合水凝胶，属于功能高分子材料领域。
【背景技术】
[0002] 共价交联水凝胶由于其不具有可注射性和自修复性，在生物医药方面的应用受到 很大的限制。而非共价交联水凝胶形成速度快，聚合物链间作用力较弱，可响应多种生物化 学刺激使得物理结构和化学性质发生突变，同时具有自修复性，因此引起广大研究者的兴 趣。
[0003] 聚乙烯醇（PVA)是一种人们所熟知的水溶性高分子，具有许多优异的性能，诸如 高的亲水性和极性、无毒性、生物相容性和良好的成纤/成膜性和机械性能、高透明性、耐 化学性以及热稳定性等。得益于这些理想的性能，聚乙烯醇在眼科、伤口敷料、人工关节和 化妆品等方面应用广泛。
[0004] 儿茶酚是重要的化工中间体，也是重要的化学药品原料，多数以衍生物的形式存 在于自然界中，由于其具有氧化、络合及生物粘性等性质受到了广泛关注。3,4_二羟基苯丙 氨酸（D0PA)是含有儿茶酚基的典型单体，是一种生物质单体，来源于海洋生物，在生物医 药、分析化学、纳米技术及材料科学等领域具有潜在的应用价值。
[0005] 本发明以生物质单体3,4-二羟基苯丙氨酸（多巴，D0PA)和水溶性高分子聚乙烯 醇（PVA)为原料，经酯化反应制备D0PA接枝的PVA聚合物（PVA-D0PA);利用儿茶酚基与金 属离子的络合作用，制备了具有pH响应性的自修复型水凝胶；凝胶的储能模量、颜色均可 通过调节pH来实现。本发明制得非共价键交联的聚合物金属复合凝胶具有pH响应性、自 修复性和良好的机械强度，可应用于生物医药和组织工程等领域。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是提供一种pH响应的自修复型PVA-金属络合水凝胶。
[0007] 本发明的技术方案：一种pH响应的自修复型PVA-金属络合水凝胶，（1)该聚合物 以生物质单体3,4-二羟基苯丙氨酸（D0PA)和水溶性高分子PVA为原料，制备以PVA为主 链，D0PA为侧基的聚合物，控制PVA与D0PA的摩尔比为12 : 3?12 : 12,得到D0PA在 PVA上的接枝率为5?85% ;所得接枝聚合物的结构为：
[0008]
【权利要求】
1. 一种pH响应的自修复型PVA-金属复合水凝胶，属于功能高分子材料领域，本发明 选用亲水、无毒和生物相容性较佳的聚乙烯醇（PVA)为主链，生物基单体3,4_二羟基苯丙 氨酸（多巴，DOPA)为功能单体，经酯化反应制备DOPA修饰的PVA聚合物（PVA-DOPA)，其中 PVA与DOPA的摩尔比为12 : 3?12 : 12;进而利用DOPA中儿茶酚基与金属离子的络合 作用，形成非共价键交联的自修复型水凝胶。
2. 根据权利要求1所述的DOPA接枝的PVA聚合物，其特征是以水溶性高分子PVA为主 链，以DOPA为功能侧基；DOPA在PVA上的接枝率为5?85%，所得接枝聚合物的结构为：
η = 255 ?1615,表示成 PVA-D0PA。
3. 根据权利要求1所述的自修复型水凝胶，其特征是采用非共价键交联的方式，利用 DOPA中儿茶酚基与金属离子的配位络合方式制备PVA-金属离子水凝胶。
4. 根据权利要求1所述的自修复型水凝胶，其特征在于凝胶的修复性、储能模量和凝 胶的颜色均可通过调节pH (pH为3?12)来实现，凝胶的储能模量为0. 3?30KPa，凝胶的 颜色从浅绿变至深红。
5. 根据权利要求1所述的自修复型PVA-金属复合水凝胶，其特征在于金属离子为 Fe3+、Al3+、Cu2+、Co2+、Ni 2+。
6. 根据权利要求1所述的自修复型PVA-金属复合水凝胶，其特征是PVA具有较高的亲 水性和极性、无毒性和生物相容性，聚合物链上的DOPA使得聚合物具有与金属离子络合的 能力，通过非共价键与金属离子交联，并可以通过pH的变化，调节凝胶的交联和解交联；由 于聚合物与金属离子间通过非共价键连接，使得凝胶具有自修复性，这种金属复合水凝胶 可用于生物医药和组织工程等领域。
【文档编号】C08F16/06GK104059234SQ201410306262
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年6月27日 优先权日:2014年6月27日
【发明者】施冬健, 刘蓉瑾, 陈明清, 倪忠斌, 段芳, 东为富 申请人:江南大学