本發(fā)明涉及一種水凝膠的制備方法，尤其涉及一種水性RAFT聚合的溫敏型水凝膠，屬于水凝膠環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域。

技術(shù)背景

水凝膠是平衡狀態(tài)下含水的水合交聯(lián)聚合體系，水凝膠是具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團(tuán)和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯(lián)聚合物。水凝膠有良好的親水性，在水中有很強(qiáng)的溶脹能力，但卻不溶于水。水凝膠在使用過程中處溶脹狀態(tài)，相當(dāng)柔軟，并具有橡膠彈性，可以減少對(duì)周圍細(xì)胞和組織的機(jī)械沖撞和刺激。

溫敏性水凝膠是研究和應(yīng)用最為廣泛的一種刺激響應(yīng)性水凝膠，當(dāng)外界溫度在其低臨界溶解溫度(LCST)附近發(fā)生微小變化時(shí)，溫敏性水凝膠能夠表現(xiàn)出明顯的相轉(zhuǎn)變性能。在實(shí)驗(yàn)操作中，這種相轉(zhuǎn)變性能特別有利于進(jìn)行細(xì)胞操作，比如可輕松向冷確的溫敏性水凝膠中加入培養(yǎng)基，可通過給培養(yǎng)瓶降溫的方式進(jìn)行細(xì)胞離心收集。在凝膠狀態(tài)時(shí)，它的高親脂性為細(xì)胞增殖、細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、氣體質(zhì)量交換以及細(xì)胞和組織對(duì)剪切力的防御等提供了非常有效的生長(zhǎng)環(huán)境。近年來很多研究者報(bào)導(dǎo)了其在生物醫(yī)學(xué)方面的潛在應(yīng)用，如藥物控釋、生物分離等。

中國(guó)專利CN201210571657.4涉及一種多孔溫敏水凝膠緩釋劑及其制備方法。以聚N-異丙基丙烯酰胺多孔溫敏水凝膠為載體，在凝膠內(nèi)負(fù)載上藥物，利用聚N-異丙基丙烯酰胺的溫度敏感特性，來實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物的控制釋放。當(dāng)溫度低于水凝膠的LCST時(shí)，藥物釋放很慢，而當(dāng)溫度高于其LCST時(shí)，釋放速率加快。

中國(guó)專利CN201110386870.3公開了一種可原位增強(qiáng)溫敏聚合物的合成方法，由雙鍵功能單體均聚得到，或者由雙鍵功能單體與碳酸酯、內(nèi)酯、交酯中的一種共聚得到。水凝膠在較低溫時(shí)為液體形態(tài)，而在生理溫度下為凝膠形態(tài)，能方便的引入生物活性分子和生物信號(hào)，賦予材料特殊的生物活性，且水凝膠在生理環(huán)境下，能逐漸降解。

現(xiàn)行關(guān)于溫敏型水凝膠較多采用傳統(tǒng)的自由基聚合，自由基聚合在很短的時(shí)間內(nèi)有成千上萬的單體才加反應(yīng)形成聚合物鏈。同時(shí)由于單體反應(yīng)時(shí)間非常快，導(dǎo)致聚合物鏈沒有時(shí)間形成松弛，在聚合物中形成微凝膠，導(dǎo)致水凝膠結(jié)構(gòu)不均勻、很多性能受影響?；钚钥煽刈杂苫磻?yīng)體系中，聚合物有充分的時(shí)間松弛，但關(guān)于活性可控自由基反應(yīng)制備溫敏水凝膠的報(bào)道較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的首要目的旨在提供一種水性RAFT聚合的溫敏型水凝膠。

本發(fā)明的另一目的提供一種基于RAFT聚合的溫敏型的制備方法。

為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)與不足，本發(fā)明所述的一種水性RAFT聚合法的溫敏型水凝膠，其特征在于，由于采用可逆加成-斷裂-鏈轉(zhuǎn)移聚合法(RAFT法)引發(fā)單體聚合、交聯(lián)，聚合物鏈可在聚合反應(yīng)中處于松弛狀態(tài)，聚合物水凝膠分子量分布窄，分子量、交聯(lián)密度可控，且水凝膠組成一致、均勻，在低臨界溶解溫度(LCST)附近發(fā)生微小變化時(shí)，溫敏性水凝膠能夠表現(xiàn)出明顯的相轉(zhuǎn)變性能。由于采用N-異丙基丙烯酰胺為主單體、N，N’亞甲基雙丙烯酰胺為交聯(lián)單體，水凝膠LCST在20～40℃之間，在藥物釋放、生物材料等領(lǐng)域具有較大應(yīng)用價(jià)值。

本發(fā)明的一種水性RAFT聚合法的溫敏型水凝膠，其制備方法包括如下步驟：

a)水凝膠的制備：將一定量的10～15份聚合單體、5～10份交聯(lián)單體、0.5～1.2份引發(fā)劑、50～60份水分別加入反應(yīng)裝置中，經(jīng)過攪拌溶解后液氮冷凍、抽真空待用；將2～5份還原劑、1～3份水溶性RAFT試劑溶解在10～20份水中攪拌下溶解，加入到上述溶液中，在25～35℃攪拌反應(yīng)1～10h，得透明有彈性的膠狀物；

b)提純水凝膠：取出a)步驟中的膠狀物，在去離子水中浸泡24h，每隔2h換一次水，以除去反應(yīng)雜質(zhì)，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一種溫敏型水凝膠。

水凝膠溫敏性測(cè)定：將干燥水凝膠樣品置于不同溫度下的去離子水中，溶脹平衡后，取出水凝膠，擦干其表面的水分，稱重，計(jì)算各個(gè)溫度下的平衡溶脹率，確定最低臨界溶解溫度(LCST)。

其中，所述的聚合單體為N-異丙基丙烯酰胺、N-羥甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、甲基丙烯酰胺中的一種或幾種的組合；進(jìn)一步地，優(yōu)選為N-異丙基丙烯酰胺。

所述的交聯(lián)單體為N，N’亞甲基雙丙烯酰胺。

所述的引發(fā)劑為過硫酸鉀、過硫酸銨、過硫酸鈉、偶氮二氰基戊酸中的一種或幾種的組合。

所述的還原劑為硫代硫酸鈉、硫代硫酸鉀、次磷酸鈉、次磷酸鉀、亞硫酸鈉、亞硫酸氫鈉中的一種或幾種的組合。

所述的水溶性RAFT試劑為為α-二硫代苯甲酯基對(duì)苯亞甲基氯化吡啶鹽、S，S’-雙(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯、二乙基二硫代氨基甲酸酯型季銨鹽中的一種或兩種。

本發(fā)明的一種水性RAFT聚合法的溫敏型水凝膠制備方法的優(yōu)點(diǎn)：工藝簡(jiǎn)單，反應(yīng)條件溫和，一步法合成，制備所得的聚合物水凝膠水性環(huán)保。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的一種水性RAFT聚合的溫敏型水凝膠做進(jìn)一步的描述?？梢岳斫獾氖?，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用于解釋相關(guān)發(fā)明，而非對(duì)該發(fā)明的限定。

實(shí)施例1

一種水性RAFT聚合法的溫敏型水凝膠，其制備方法如下：

a)水凝膠的制備：將一定量的8份N-異丙基丙烯酰胺、3份丙烯酰胺、6份N，N’亞甲基雙丙烯酰胺、0.7份過硫酸銨、55份水分別加入反應(yīng)裝置中，經(jīng)過攪拌溶解后液氮冷凍、抽真空待用；將2.4份硫代硫酸鈉、2.1份水溶性RAFT試劑α-二硫代苯甲酯基對(duì)苯亞甲基氯化吡啶鹽溶解在15份水中攪拌下溶解，加入到上述溶液中，在25℃攪拌反應(yīng)5h，得透明有彈性的膠狀物；

b)提純水凝膠：取出a)步驟中的膠狀物，在去離子水中浸泡24h，每隔2h換一次水，以除去反應(yīng)雜質(zhì)，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一種溫敏型水凝膠。

溫敏性測(cè)定：將干燥水凝膠樣品置于不同溫度下的去離子水中，溶脹平衡后，取出水凝膠，擦干其表面的水分，稱重，計(jì)算各個(gè)溫度下的平衡溶脹率，確定最低臨界溶解溫度(LCST)，經(jīng)測(cè)定本實(shí)施例LCST為30±1℃。

實(shí)施例2

一種水性RAFT聚合法的溫敏型水凝膠，其制備方法如下：

a)水凝膠的制備：將一定量的10份N-異丙基丙烯酰胺、1份丙烯酰胺、8份N，N’亞甲基雙丙烯酰胺、0.6份偶氮二氰基戊酸中、60份水分別加入反應(yīng)裝置中，經(jīng)過攪拌溶解后液氮冷凍、抽真空待用；將4.2份硫代硫酸鈉、2.4份α-二硫代苯甲酯基對(duì)苯亞甲基氯化吡啶鹽溶解在16份水中攪拌下溶解，加入到上述溶液中，在30℃攪拌反應(yīng)6h，得透明有彈性的膠狀物；

b)提純水凝膠：取出a)步驟中的膠狀物，在去離子水中浸泡24h，每隔2h換一次水，以除去反應(yīng)雜質(zhì)，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一種溫敏型水凝膠。

溫敏性測(cè)定：將干燥水凝膠樣品置于不同溫度下的去離子水中，溶脹平衡后，取出水凝膠，擦干其表面的水分，稱重，計(jì)算各個(gè)溫度下的平衡溶脹率，確定最低臨界溶解溫度(LCST)，經(jīng)測(cè)定本實(shí)施例LCST為28±1℃。

實(shí)施例3

一種水性RAFT聚合法的溫敏型水凝膠，其制備方法如下：

a)水凝膠的制備：將一定量的12份N-異丙基丙烯酰胺、6份N，N’亞甲基雙丙烯酰胺、0.5份過硫酸銨、55份水分別加入反應(yīng)裝置中，經(jīng)過攪拌溶解后液氮冷凍、抽真空待用；將4.2份硫代硫酸鉀、2.1份水溶性RAFT試劑S，S’-雙(α,α’-二甲基-α”-乙酸)三硫代碳酸酯溶解在16份水中攪拌下溶解，加入到上述溶液中，在35℃攪拌反應(yīng)8h，得透明有彈性的膠狀物；

b)提純水凝膠：取出a)步驟中的膠狀物，在去離子水中浸泡24h，每隔2h換一次水，以除去反應(yīng)雜質(zhì)，放入真空烘箱中40℃烘干至恒重，得到一種溫敏型水凝膠。

溫敏性測(cè)定：將干燥水凝膠樣品置于不同溫度下的去離子水中，溶脹平衡后，取出水凝膠，擦干其表面的水分，稱重，計(jì)算各個(gè)溫度下的平衡溶脹率，確定最低臨界溶解溫度(LCST)，經(jīng)測(cè)定本實(shí)施例LCST為32±1℃。

以上描述僅為本申請(qǐng)的較佳實(shí)施例以及對(duì)所運(yùn)用技術(shù)原理的說明。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，本申請(qǐng)中所涉及的發(fā)明范圍，并不限于上述技術(shù)特征的特定組合而成的技術(shù)方案，同時(shí)也應(yīng)涵蓋在不脫離所述發(fā)明構(gòu)思的情況下，由上述技術(shù)特征或其等同特征進(jìn)行任意組合而形成的其它技術(shù)方案。例如上述特征與本申請(qǐng)中公開的(但不限于)具有類似功能的技術(shù)特征進(jìn)行互相替換而形成的技術(shù)方案。