矽水凝膠互穿網絡(ipn)球的製備方法
2024-03-26 23:55:05 1
專利名稱：矽水凝膠互穿網絡(ipn)球的製備方法
技術領域：
本發明屬矽水凝膠互穿網絡材料的製備領域，特別是涉及一種矽水凝膠互穿網絡(IPN)球的製備方法。
背景技術：
聚二甲基矽氧烷(P匿S)材料具有很好的生物相容性、穩定性和透氧性，因此，作為生物醫用材料具有很好的應用前景，但是由於其本身疏水的特性作為長期植入材料會造成一些不良影響。要想使PDMS更廣泛地應用到組織填充、藥物釋放等各個領域，通過親水成分的引入改善其表面可溼性和對水的滲透性是一種有效的途徑。 通過水凝膠對PDMS進行改性的實現方法主要有以下幾種(1)水凝膠在PDMS的表面接枝；(2)矽水凝膠共聚物體系；(3)矽水凝膠的顆粒複合物體系；(4)矽水凝膠的互穿網絡體系。幾種方法各有特點，其中表面改性的方法僅僅改善了材料表面的親水性，而材料整體的透水性並沒有得到改善；矽水凝膠共聚物體系容易出現相分離；而對於顆粒複合體系來說，水凝膠成分吸水溶脹的過程會破壞顆粒的粘附性，因此，形成PDMS和水凝膠的互穿網絡體系是目前得到較為理想的矽水凝膠材料的最為有效的途徑。
目前已有對矽水凝膠互穿網絡材料的製備技術均是將材料製成一定厚度的膜。但是藥物釋放、生物反應器、組織填充等實際的應用往往對材料有一些特殊的要求，如對於某一特殊部位的可填充性和好的分散性等。近年來，微膠囊的製備及其在藥物釋放領域的應用前景的應用越來越受到人們的關注。同樣地，將生物醫用矽水凝膠IPN材料製成微球應用於藥物釋放或作為植入材料，也具有膜材料所並不具備的很多優點，如對於營養物質和氧氣具有很好的滲透性，從而不影響正常的組織代謝，具有很好的分散性，易於對某一特殊部位進行填充等。因此，從形貌控制的角度尋求一種直接獲得微球狀矽水凝膠IPN的製備途徑是我們面臨的一項挑戰。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種矽水凝膠互穿網絡(IPN)球的製備方法，該方法簡單，易操作，適於大規模生產；所得PDMS/PHEMA IPN具有規整的球狀形貌，很好的親水性及抗蛋白質粘附性；且獲得了類似於空心膠囊的結構，在藥物釋放方面具有很好的應用價值。 本發明的一種矽水凝膠互穿網絡(IPN)球的製備方法，包括
(1)將聚二甲基矽氧烷(P匿S)、正矽酸四乙酯(TEOS)、辛酸亞錫溶於甲苯中；之後逐滴加入到攪拌中的聚乙烯醇(PVA)溶液，室溫條件下反應2-3天，反應產物經水洗5-8次，40-6(TC真空乾燥得到PDMS第一網絡球； (2)將甲基丙烯酸-e-羥乙酯(HEMA)、偶氮二異丁腈(AIBN)和N，N' -二亞甲基雙丙烯醯胺(MBAA)混合，之後加入甲苯混合均勻得到溶液； (3)將上述PDMS第一網絡球浸於上述溶液中，待溶脹達到平衡後，於60-9(TC真空條件下反應2-5h，再升溫至90-10(TC保持l-2h使反應完全，得到相應PDMS/PHEMA IPN球。
所述步驟(1)PDMS、TE0S、辛酸亞錫的質量比為(90-110) : (5-20) : (0.5-4)。
所述步驟(1)中PDMS與甲苯的質量百分比為60-100 : 40-0。
所述步驟(1)中PVA的濃度為0. 04-0. 08g/mL。 所述步驟(2)中AIBN的用量為HEMA單體的0. 1-0. 3mo1 % ， MBAA的用量為HEMA單體的0. 2-0. 4mol%。所述步驟(2)HEMA與甲苯的質量比為(30-50) : (70-50)。 本發明由P匿S、 TEOS、辛酸亞錫、甲苯組成的混合物分散到PVA溶液中，固化得到PDMS第一網絡球；通過順序互穿的方法，將上述PDMS第一網絡球浸於HEMA第二網絡單體、交聯劑、引發劑、甲苯的混合液中；待其在第二網絡單體溶液中溶脹達到平衡後，升溫完成水凝膠第二網絡的聚合，得到相應PDMS/PHEMAIPN球。
*^效果 (1)本發明的製備方法簡單，易操作，所需生產設備簡單，適於大規模生產；
(2)本發明所得PDMS/PHEMA IPN具有規整的球狀形貌，很好的親水性及抗蛋白質粘附性； (3)本發明所得PDMS/PHEMAIPN獲得了類似於空心膠囊的結構，在藥物釋放方面具有應用價值。
圖1PDMS第一網絡球的顯微鏡照片； 圖2PDMS/PHEMA IPN球完全溶脹狀態下的顯微鏡照片； 圖3PDMS及PDMS/PHEMA IPN的紅外光譜； 圖4PDMS第一網絡球及PDMS/PHEMA IPN球的尺寸與尺寸分布； 圖5PDMS/PHEMA IPN球相對於PDMS球抗蛋白質粘附性能的提高； 圖6PDMS/PHEMA IPN球的空心結構(a. X 130倍，b. X430倍)
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用於說明本發明而不用於限制本發明的範圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之後，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落於本申請所附權利要求書所限定的範圍。 實施例1 稱取10g PVA溶於150mL水中，加熱到90°C同時攪拌使PVA充分溶解得到濃度為0. 067g/mL的PVA水溶液，繼續攪拌使溶液冷卻到室溫待用。 將PDMS、 TEOS、辛酸亞錫以質量比100 : 10 : 3混合，配成混合物A ;將混合物A逐滴加入到攪拌中的PVA溶液中，室溫條件下反應3天，反應產物經水洗5-8次，置於45°C真空烘箱內乾燥48h得到PDMS第一網絡球； 取4gHEMA單體，在其中分別按單體比例的0. 2mol^及0. 4mol^加入AIBN、MBAA，再在該單體混合液中加入甲苯配成溶液B，保證HEMA與甲苯的質量比為30 : 70。將第一步所得PDMS球浸於溶液B中，待溶脹達到平衡後，於8(TC真空條件下反應3h，再升溫至90°C ，保持2h使反應完全，得到相應PDMS/PHEMA IPN球。圖1為本實施例製備的PDMS第一網絡球及相應PDMS/PHEMA IPN球的顯微鏡照片，可見該製備方法保證了產物規整的球形。圖2本實施例所得PDMS第一網絡球及相應PDMS/PHEMA IPN球的紅外光譜，1720cm—1的位置出現的羧基特徵峰，證明了 PHEMA水凝膠成分確實被引入到了 P匿S第一網絡中。圖3為本實施例製備的PDMS第一網絡球及相應PDMS/PHEMA IPN球的尺寸與尺寸分布。
實施例2 稱取6g PVA溶於150mL水中，使PVA充分溶解得到濃度為0. 04g/mL的PVA水溶液。繼續攪拌使溶液冷卻到室溫待用。 將PDMS、TEOS、辛酸亞錫以質量比110 : 5 : 4混合，配成混合物A ;將混合物A逐滴加入到攪拌中的PVA溶液中，室溫條件下反應2天，反應產物經水洗5-8次，置於4(TC真空烘箱內乾燥48h得到相應PDMS第一網絡球。 在HEMA單體中分別按單體比例的0. lmol %及0. 2mol %加入AIBN、 MBAA，再在該單體混合液中加入甲苯配成溶液B，保證HEMA與甲苯的質量比為40 : 60。將第一步所得PDMS球浸於溶液B中，待溶脹達到平衡後，於6(TC真空條件下反應5h，再升溫至IO(TC，保持2h使反應完全，得到相應PDMS/PHEMA IPN球。圖4為本實施例製備的IPN球抗蛋白質的粘附性相對於PDMS球的改善。圖5為本實施例製備PDMS/PHEMA IPN球類似於膠囊的空心結構。 實施例3 稱取12g PVA溶於150mL水中，使PVA充分溶解得到濃度為0. 08g/mL的PVA水溶液。繼續攪拌使溶液冷卻到室溫待用。 將PDMS、TE0S、辛酸亞錫以質量比90 : 20 : 0. 5混合，配成混合物A ;將混合物A逐滴加入到攪拌中的PVA溶液中，室溫條件下反應3天，反應產物經水洗5-8次，置於60°C真空烘箱內乾燥48h得到相應PDMS第一網絡球。 在HEMA單體中分別按單體比例的0. 3mol %及0. 4mol %加入AIBN、 MBAA，再在該單體混合液中加入甲苯配成溶液B，保證HEMA與甲苯的質量比為50 : 50。將第一步所得PDMS球浸於溶液B中，待溶脹達到平衡後，於6(TC真空條件下反應5h，再升溫至IO(TC，保持lh使反應完全，得到相應PDMS/PHEMA IPN球。
權利要求
一種矽水凝膠互穿網絡IPN球的製備方法，包括(1)將聚二甲基矽氧烷PDMS、正矽酸四乙酯TEOS、辛酸亞錫溶於甲苯中；之後逐滴加入到攪拌中的聚乙烯醇PVA溶液，室溫條件下反應2-3天，反應產物經水洗5-8次，40-60℃真空乾燥得到PDMS第一網絡球；(2)將甲基丙烯酸-β-羥乙酯HEMA、偶氮二異丁腈AIBN和N，N』-二亞甲基雙丙烯醯胺MBAA混合，之後加入甲苯混合均勻得到溶液；(3)將上述PDMS第一網絡球浸於上述溶液中，待溶脹達到平衡後，於60-90℃真空條件下反應2-5h，再升溫至90-100℃保持1-2h使反應完全，得到PDMS/PHEMA IPN球。
2. 根據權利要求1所述的一種矽水凝膠互穿網絡IPN球的製備方法，其特徵在於所 述步驟(1)PDMS、TE0S、辛酸亞錫的質量比為90-110 : 5-20 : 0.5-4。
3. 根據權利要求1所述的一種矽水凝膠互穿網絡IPN球的製備方法，其特徵在於所 述步驟(1)中PDMS與甲苯的質量百分比為60-100 : 40-0。
4. 根據權利要求1所述的一種矽水凝膠互穿網絡IPN球的製備方法，其特徵在於所 述步驟(1)中PVA的濃度為0. 04-0. 08g/mL。
5. 根據權利要求1所述的一種矽水凝膠互穿網絡IPN球的製備方法，其特徵在於 所述步驟(2)中AIBN的用量為HEMA單體的0. 1-0. 3mo1 %， MBAA的用量為HEMA單體的 0. 2-0. 4mol%。
6. 根據權利要求1所述的一種矽水凝膠互穿網絡IPN球的製備方法，其特徵在於所 述步驟(2)HEMA與甲苯的質量比為30-50 : 70-50。
全文摘要
本發明涉及一種矽水凝膠互穿網絡(IPN)球的製備方法，包括(1)將聚二甲基矽氧烷、正矽酸四乙酯、辛酸亞錫溶於甲苯中；逐滴加入到聚乙烯醇溶液，室溫條件下反應2-3天，水洗，40-60℃真空乾燥得到PDMS第一網絡球；(2)將甲基丙烯酸-β-羥乙酯、偶氮二異丁腈和N，N』-二亞甲基雙丙烯醯胺混合，加入甲苯得到溶液；(3)第一網絡球浸於溶液中，待溶脹達到平衡後，60-90℃反應2-5h，升溫保持1-2h。本發明的方法簡單，適於大規模生產；所得PDMS/PHEMA IPN具有規整的球狀形貌，很好的親水性及抗蛋白質粘附性；且獲得了類似於空心膠囊的結構，在藥物釋放方面具有很好的應用價值。
文檔編號B01J13/02GK101733051SQ201010022458
公開日2010年6月16日 申請日期2010年1月6日 優先權日2010年1月6日
發明者於俊榮, 湯琦, 胡祖明, 諸靜, 陳蕾 申請人:東華大學