交联共聚物、水凝胶及其制备方法和应用以及产品与流程

本发明涉及高分子水凝胶领域，具体地，涉及一种交联共聚物、水凝胶及其制备方法和应用以及产品。

背景技术：

1、伤口愈合可分为止血、炎症、细胞增殖以及组织重塑四个连续的阶段。其中，炎症是伤口愈合的第二阶段，适当的炎症可促进伤口修复，然而过度的炎症会释放大量活性氧，导致较高的氧化应激程度，从而对细胞以及生物大分子(如dna、蛋白质等)造成氧化损伤，阻碍伤口修复。自修复水凝胶是一种新型智能材料，具有良好的亲水性、生物相容性、可注射性以及自修复性，在伤口敷料中显示出巨大优势。因此，发展具有抗氧化性的自修复功能水凝胶对开发新型伤口敷料十分必要。

2、在水凝胶体系中引入外源抗氧化剂是制备抗氧化水凝胶的有效手段，然而此种方式存在抗氧化剂暴释、分布不均、溶解性较差等问题，限制了水凝胶长效发挥抗氧化功能。因此，在成胶组分上进行功能修饰，发展具有本征抗氧化性的自修复水凝胶在开发可促进伤口愈合的敷料方面具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术存在的水凝胶中抗氧化剂分布不均、溶解性较差、抗氧化性能不稳定的问题，提供一种交联共聚物、水凝胶及其制备方法和应用以及产品。

2、为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种交联聚合物，其中，所述交联共聚物包含大分子链p1、大分子链p2，以及连接所述大分子链p1和大分子链p2的硼酸酯连接基团；其中，所述大分子链p1含有式(1)所示的结构单元a、式(2)所示的结构单元b和式(3)所示的结构单元c，

3、

4、其中，r1为甲基、乙基、异丙基、甲氧基、羟基或氢原子，r2、r3各自独立地选自甲氧基、羟基或氢原子，r4、r5各自独立地选自氢原子、二甲基、c1-c3烷基或苯基；

5、所述大分子链p2含有式(4)所示的结构单元d和式(5)所示的结构单元e，

6、

7、其中，r6为甲基，且z为18-90的正整数，或r6为氢原子，且z为43-113的正整数；*表示所述大分子链p1和大分子链p2连接所述硼酸酯连接基团的位置，其中，结构单元d中的*直接连接所述硼酸酯中的硼元素。

8、本发明第二方面提供一种水凝胶，所述水凝胶包括共聚物和填充在所述共聚物中的水，其中，所述共聚物为上述交联共聚物。

9、本发明第三方面提供一种水凝胶的制备方法，该方法包括：

10、1)将共聚物q1进行第一溶解，得到水溶液a；

11、2)将共聚物q2进行第二溶解，得到水溶液b；

12、3)将所述水溶液a和水溶液b混合，常温下，进行反应，得到所述水凝胶；

13、其中，所述共聚物q1含有式(1)所示的结构单元a、式(2)所示的结构单元b和式(6)所示的结构单元f，

14、

15、其中，r1为甲基、乙基、异丙基、甲氧基、羟基或氢原子，r2、r3各自独立地选自甲氧基、羟基或氢原子，r4、r5各自独立地选自氢原子、二甲基、c1-c3烷基或苯基；

16、所述共聚物q2含有式(7)所示的结构单元h和式(5)所示的结构单元e，

17、

18、其中，r6为甲基，且z为18-90的正整数，或r6为氢原子，且z为43-113的正整数。

19、本发明第四方面提供一种本发明的方法制得的水凝胶。

20、本发明第五方面提供上述交联共聚物或水凝胶的应用。

21、所述应用在下述至少一方面中：

22、1)在制备细胞/药物载体方面；

23、2)在制备促进伤口愈合产品方面；

24、3)在制备敷料方面。

25、本发明第六方面提供一种包括本发明的交联共聚物或水凝胶的产品。

26、所述产品为下述中至少一种：

27、1)细胞/药物载体；

28、2)促进伤口愈合的产品；

29、3)敷料。

30、通过上述技术方案，本发明通过hantzsch反应使共聚物q1和共聚物q2的结构中分别含有具有抗氧化性的二氢吡啶结构，并使共聚物q2带有硼酸基团。两者在水相溶液中通过共聚物q1的主链具有的羟基和共聚物q2的主链侧基具有的硼酸基团进行部分交联反应生成硼酸酯连接基团，得到具有部分交联结构的水凝胶。对所述水凝胶交替施加不同应变(1％和400％)，可使水凝胶的形态在接近固态和接近液态之间变换，说明交联共聚物骨架中的硼酸酯键具有动态性，使得水凝胶具有很好的自修复能力。将所述水凝胶浸泡在含有abts+·(2,2'-联氮-双-3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸二铵盐自由基)的pbs缓冲液中，能使溶液颜色迅速变浅；用酶标仪检测不同时间点的上述溶液在734nm下的吸光度，发现自由基的浓度在迅速降低，表明所述水凝胶具有很好的抗氧化能力。

31、本发明提供的水凝胶除了具有自修复能力和抗氧化能力外，水凝胶整体具有一定的柔软度，能自适应贴合伤口，可以用于促进伤口愈合。实验证明，使用本发明水凝胶处理过的小鼠背部伤口在第10天几乎完全闭合，而未经本发明水凝胶处理的同样伤口在第10天仍可观察到明显伤口。

32、本发明所提供的水凝胶，制备方法简单，成胶条件温和，原料安全易得，具有较好的应用价值。

技术特征：

1.一种交联共聚物，其特征在于，所述交联共聚物包含大分子链p1、大分子链p2，以及连接所述大分子链p1和大分子链p2的硼酸酯连接基团；其中，所述大分子链p1含有式(1)所示的结构单元a、式(2)所示的结构单元b和式(3)所示的结构单元c，

2.根据权利要求1所述的交联共聚物，其中，式(1)中，r1为羟基或氢原子，r2为甲氧基或氢原子，r3为氢原子，r4为甲基，r5为甲基；

3.根据权利要求1或2所述的交联共聚物，其中，所述大分子链p1中，结构单元a：结构单元b：结构单元c的摩尔比为1-10:1-12:78-98；

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的交联共聚物，其中，所述交联共聚物的交联度为0.17-0.25。

5.一种水凝胶，所述水凝胶包括共聚物和填充在所述共聚物中的水，其特征在于，所述共聚物为权利要求1-4中任意一项所述的交联共聚物。

6.根据权利要求5所述的水凝胶，其中，基于所述水凝胶的总量，所述水凝胶中，所述共聚物的质量百分数为3-11％，水的质量百分数为89-97％。

7.根据权利要求5或6所述的水凝胶，其中，在常温、频率1.0hz和应变1％条件下，所述水凝胶的储能模量(g')为50-1500pa，损耗模量(g”)为1-150pa。

8.一种水凝胶的制备方法，该方法包括：

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述共聚物q1中，结构单元a：结构单元b：结构单元f的摩尔比为1-10:1-12:78-98；

10.根据权利要求8或9所述的方法，其中，步骤1)中，所述水溶液a的质量浓度为2-10％；

11.根据权利要求8-10中任意一项所述的方法，其中，步骤3)中，所述水溶液a和水溶液b的混合体积比为0.5-1.5:1。

12.一种权利要求8-11中任意一项所述的方法制得的水凝胶。

13.一种权利要求1-4中任意一项所述的交联共聚物、权利要求5-7和12中任意一项所述的水凝胶在下述至少一方面中的应用：

14.一种产品，包括权利要求1-4中任意一项所述的交联共聚物、权利要求5-7和12中任意一项所述的水凝胶。

15.根据权利要求14所述的产品，其特征在于，所述产品为下述中至少一种：

技术总结
本发明涉及高分子水凝胶技术领域。本发明提供了一种可促进伤口愈合的抗氧化自修复水凝胶，所述水凝胶包含通过硼酸酯连接基团交联的共聚物和水。本发明还提供了一种制备所述水凝胶的方法，该方法包括：1)将共聚物Q1进行第一溶解，得到水溶液A；2)将共聚物Q2进行第二溶解，得到水溶液B；3)将所述水溶液A和水溶液B混合，室温下，进行反应，得到所述水凝胶。本发明水凝胶应用于伤口愈合，具有较低的细胞毒性，良好的自修复能力和抗氧化能力，并可具有长效抗氧化功能。

技术研发人员：石立旺,陶磊,潘思宇,何贤哲,祝纶宇,方昭
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5