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1、(10)申请公布号 CN 102936300 A (43)申请公布日 2013.02.20 CN 102936300 A *CN102936300A* (21)申请号 201210422399.3 (22)申请日 2012.10.29 C08F 4/40(2006.01) C08F 20/06(2006.01) C08F 20/10(2006.01) C08F 20/58(2006.01) C08F 22/38(2006.01) C08F 22/20(2006.01) C08F 220/58(2006.01) C08F 222/38(2006.01) C08F 290/06(2006.01) 。
2、C08F 222/20(2006.01) (71)申请人 天津大学 地址 300072 天津市南开区卫津路 92 号 (72)发明人 王玮 刘文广 孙亮 张思捷 (74)专利代理机构 天津市北洋有限责任专利代 理事务所 12201 代理人 王秀奎 (54) 发明名称 一种快速可控的制备水凝胶方法 (57) 摘要 本发明公开了一种快速且时间可控的制备水 凝胶方法， 利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引 发剂为聚合提供自由基， 所述氯化亚铁和过氧化 氢的用量为等摩尔， 在使用过程中可首先将氯化 亚铁与聚合单体进行混合均匀， 然后向其中加入 过氧化氢， 在室温下即可产生自由基引发单体进 行快速聚合， 可。
3、在12s到5min制备得到水凝胶。 本发明制备方法简便、 材料来源广泛， 在水相中实 现， 成胶过程中加入氯化亚铁和双氧水都是微量 的， 因而该方法在制备可注射水凝胶应用于生物 学领域具有明显的应用前景。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 页 说明书 3 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种快速可控的制备水凝胶方法， 其特征在于， 利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为 引发剂为聚合提供自由基， 所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔， 在 12s 到 5min 制 备得到水凝胶。。
4、 2. 根据权利要求 1 所述的一种快速可控的制备水凝胶方法， 其特征在于， 在使用过程 中可首先将氯化亚铁与聚合单体进行混合均匀， 然后向其中加入过氧化氢， 在室温 （2025 摄氏度） 下即可产生自由基引发单体进行快速聚合， 可在 12s 到 5min 制备得到水凝胶。 3. 根据权利要求 1 所述的一种快速可控的制备水凝胶方法， 其特征在于， 水凝胶基质 （即聚合单体） 可以选用丙烯酸、 丙烯酸酯、 N- 羟乙基丙烯酰胺 （HEAA） 、 N,N- 亚甲基双丙烯 酰胺 (MBAA)、 聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） ， 既可以是单一单体的聚合， 也可以是多种单体 的共聚 ； 也可以根。
5、据需要选择使用交联剂， 如带有两个或者多个双键的水溶性试剂， 比如聚 乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） 。 权 利 要 求 书 CN 102936300 A 2 1/3 页 3 一种快速可控的制备水凝胶方法 技术领域 0001 本发明涉及水凝胶领域， 更加具体地说， 涉及一种快速且时间可控的制备水凝胶 方法。 背景技术 0002 水凝胶是亲水的聚合物网络， 它能够吸收大量的水分， 但由于聚合物链间的物理 交联和化学交联作用而不会溶解于水中， 只能溶涨且保持一定的形状。水凝胶具有良好的 生物相容性、 水渗透性， 而且通过人工合成可得到不同微观结构和性能的水凝胶材料， 这些 性质使水凝胶在生物医学。
6、领域获得了广泛的应用。众所周知 , 除骨、 齿、 指甲和皮肤外层之 外， 哺乳动物组织大多是由蛋白质和聚多糖网络组成的含有大量水的凝胶材料， 这样就保 证器官能够高效地输送离子和分子， 同时又保持固态。水凝胶具有优良的理化性质和生物 学性质， 可控制药物释放， 并具有生物粘附、 生物相容和可生物降解等特性， 目前己用于缓 释、 脉冲释放、 触发式释放等新型给药系统的研制。 0003 水凝胶的形成原理分为化学交联水凝胶和物理交联水凝胶两大类。 化学交联水凝 胶可分为交联剂交联、 辐射交联、 光引发交联等类型 ； 物理交联可分为温敏水凝胶和分子自 组装水凝胶等类型。在化学交联的水凝胶中， 分子链间。
7、通过共价键或离子键交联形成三维 网络结构。通过选择合适的单体与交联剂， 在合适的引发剂引发下形成水凝胶。这种方法 的关键是选择合适的交联条件， 适宜的交联条件能够赋予水凝胶更广泛的应用前景。比如 能够在水相中实现、 在富氧的条件下完成、 交联反应的反应热应比较小、 生理可接受的反应 温度、 聚合速率应满足治疗的要求等。 0004 快速形成水凝胶有利于减少水凝胶凝胶的等待时间， 减少小分子单体和引发剂的 流动扩散。控制水凝胶的凝胶时间以便能够在原位形成水凝胶， 有利于水凝胶在人体或者 动物体内的应用。 快速且时间可控制的水凝胶， 能够在动脉栓塞中作为栓塞剂， 选择性地注 入病变靶区供血动脉， 有。
8、效阻断血流， 以达到预定治疗目， 同时也增强药物对肿瘤的杀伤力 并降低了药物的系统毒性， 相比传统的化疗具有明显优势。同时控制水凝胶的成胶时间也 有利于获得可注射水凝胶， 应用于组织工程支架材料。 发明内容 0005 本发明旨在克服现有技术的不足， 利用 Fenton 反应的原理， 获得一种快速且时间 可控的制备水凝胶方法。 0006 本发明的目的通过下述技术方案予以实现 ： 0007 一种快速可控的制备水凝胶方法， 利用氯化亚铁和过氧化氢配合作为引发剂为聚 合提供自由基， 所述氯化亚铁和过氧化氢的用量为等摩尔， 在使用过程中可首先将氯化亚 铁与聚合单体进行混合均匀， 然后向其中加入过氧化氢，。
9、 在室温 （20-25摄氏度） 下即可产生 自由基引发单体进行快速聚合， 可在 1-2s 到 5min 制备得到水凝胶。 0008 在本发明技术方案中， 水凝胶基质 （即聚合单体） 可以选用丙烯酸、 丙烯酸酯、 N- 羟 说 明 书 CN 102936300 A 3 2/3 页 4 乙基丙烯酰胺 （HEAA） 、 N,N- 亚甲基双丙烯酰胺 (MBAA)、 聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） ， 既可 以是单一单体的聚合， 也可以是多种单体的共聚 ； 也可以根据需要选择使用交联剂， 如带有 两个或者多个双键的水溶性试剂， 比如聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） 。 0009 本发明制备方法简便。
10、、 材料来源广泛， 在水相中实现， 成胶过程中加入氯化亚铁和 双氧水的量都是微量的， 同时通过调节氯化亚铁和双氧水的量即能够调节水凝胶成胶速 度。因而该方法在制备可注射水凝胶应用于生物学领域具有明显的应用前景。 附图说明 0010 图 1 水凝胶形成机理示意图 0011 图 2 水凝胶外观图 0012 图 3 水凝胶的吸水率 0013 图 4 水凝胶的力学性能 具体实施方式 0014 下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案， 以下结合实例进一步说明本 发明， 但这些实例并不用来限制本发明。 0015 以 N- 羟乙基丙烯酰胺 （HEAA） /N,N- 亚甲基双丙烯酰胺 （MBAA） 共聚。
11、为例， 具体步 骤如下 ： 0016 （1） 配制 N- 羟乙基丙烯酰胺 （HEAA） /N,N- 亚甲基双丙烯酰胺 (MBAA) 水溶液。将 HEAA 溶解于蒸馏水中配制成 8-20%（V/V， 即 HEAA 与蒸馏水的体积比） 的溶液， 待 HEAA 全部 溶解后， 加入 MBAA（MBAA 质量为 HEAA 质量的 10%） ， 搅拌混匀且使 MBAA 完全溶解。 0017 （2） 配制 0.01%（wt） 的氯化亚铁水溶液。 0018 （3） 快速成胶过程 ： 用移液枪取 HEAA/MBAA 混合溶液， 加入到离心管中， 用移液枪 吸取氯化亚铁水溶液， 混合均匀 ； 取双氧水 （即过氧。
12、化氢， 用量与氯化亚铁为等摩尔） 加入该 离心管中， 数秒或者数分钟后即可得到均匀完整的水凝胶。 0019 根据引发机理， 本专利中 Fe2+和双氧水 （即过氧化氢） 的摩尔比为 1 ： 1， 能产生用于 引发单体的自由基。单体 （HEAA） 和引发剂 （Fe2+和双氧水） 质量比 1 ： 1 到 20:1， 随着单体 和引发剂的比例不断提高， 水凝胶凝胶时间不断增加， 从1-2秒逐渐延长到5min。 本表格中 单体 HEAA 和交联剂 MBAA 的质量比均为 10 ： 1。 0020 单体和引发剂的质量比 凝胶时间以及凝胶性能 1:1 成胶时间 1-2s， 凝胶较软， 弹性不佳， 易碎 5:。
13、1 成胶时间 1min， 凝胶形状完整， 具有一定弹性 20:1 成胶时间 5min， 凝胶形状完整， 具有一定弹性 0021 同时在固定单体和引发剂的质量比的情况下， 如果调控单体 HEAA 和交联剂 MBAA 的质量比从5:1到25:1， 也能调控成胶时间和水凝胶的性质， 随着交联剂MBAA量的增加， 水 凝胶的成胶速度增快， 同时得到水凝胶强度更好。本表格中单体和引发剂的比例为 10:1。 说 明 书 CN 102936300 A 4 3/3 页 5 0022 单体和交联剂的质量比 凝胶时间以及凝胶性能 5:1 成胶时间 0.5min， 凝胶较硬， 强度好 10:1 成胶时间 1min，。
14、 凝胶形状完整， 具有一定弹性 25:1 成胶时间 2.5min， 凝胶形状完整， 较软 0023 对上述快速制备的水凝胶进行力学性能和吸水率测试如下 0024 力学性能 ： 凝胶的机械性能用 WDW-05 电子机械仪测试， 进行压缩力学性能测试的 样品的尺寸为圆柱形水凝胶， 直接 10mm， 高度 10mm。测试时， 压缩速度固定为 1mm/min。 0025 水凝胶的吸水率 ： 将在纯水中充分浸泡好的凝胶表面的水用称量纸吸去， 然后放 在天平上称得湿重 mwet， 接着把凝胶放在烘箱内进行干燥， 直到重量达到平衡测得干重 mdry， 根据公式 meq=(mwet-mdry)/mwet100。
15、% 计算凝胶的平衡吸水率， 其中 mwet和 mdry分别代表 凝胶的湿重和干重。 0026 单体和引发剂的质量比例为 10:1， 通过改变 N- 羟乙基丙烯酰胺分数 （） 来改变 两种单体用量的比例， 从附图 3 和 4 可以看出， 力学性能和吸水率随着 N- 羟乙基丙烯酰胺 分数 （） 的变化。 0027 N- 羟乙基丙烯酰胺 （HEAA） / 聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） 的快速共聚 0028 配制 N- 羟乙基丙烯酰胺 （HEAA） / 聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） 水溶液。将 HEAA 溶解于蒸馏水中配制成 20% （V/V） 的溶液 10mL， 待 HEAA 全部溶解后。
16、， 加入 400mgPEGDA， 搅拌 混匀且使 PEGDA 完全溶解 ； 配制 0.01%（wt） 的氯化亚铁水溶液 ； 用移液枪取 400L HEAA/ PEGDA 溶液， 加入到 1mL 离心管中， 用移液枪吸 20L 氯化亚铁水溶液， 混匀 ； 取 10L 双氧 水加入该离心管中， 1-2s 立即得到均匀完整的水凝胶。聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） 的快 速聚合 0029 配制聚乙二醇二丙烯酸酯 （PEGDA） 水溶液。将 PEGDA 溶解于蒸馏水中配制成 15% （V/V） 的溶液 10mL ； 配制 0.01%（wt） 的氯化亚铁水溶液 ； 用移液枪取 400L PEGDA 溶。
17、液， 加入到 1mL 离心管中， 用移液枪吸 20L 氯化亚铁水溶液， 混匀 ； 取 10L 双氧水加入该离 心管中， 1-2s 立即得到均匀完整的水凝胶。 0030 以上对本发明做了示例性的描述， 应该说明的是， 在不脱离本发明的核心的情况 下， 任何简单的变形、 修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均 落入本发明的保护范围。 说 明 书 CN 102936300 A 5 1/3 页 6 图 1 说 明 书 附 图 CN 102936300 A 6 2/3 页 7 图 2 说 明 书 附 图 CN 102936300 A 7 3/3 页 8 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102936300 A 8 。