一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法
【专利摘要】本发明是一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法。该氨基酸两性离子水凝胶材料是含有环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽进行环氧开环反应的产物，在pH为7左右呈两性离子特征。制备方法是环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽在温度为30℃至150℃，pH为8～14碱性条件下进行环氧开环反应。该氨基酸两性离子水凝胶材料具有亲水性、抗生物粘附特点，可以用作接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物载体或吸水剂。
【专利说明】一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于功能高分子材料【技术领域】，具体涉及一种氨基酸两性离子水凝胶材料、制备方法及其应用。
【背景技术】
[0002]水凝胶是含有大量水分子的三维交联网络聚合物材料。聚甲基丙烯酸_β -羟乙酯是最早的得到医学应用的水凝胶材料，主要用作角膜接触镜材料，具有良好的力学性能、光学性能以及生物相容性。但是这种材料含水量较低，大约为38%，有一定的生物粘附性，佩戴过程中易于形成蛋白、脂质沉积。
[0003]水凝胶材料还可以用作创伤覆盖材料，使伤口保持一定湿度，利于伤口愈合。国内外有多种类型的水凝胶创伤覆盖产品，但是由于水凝胶与组织之间有一定的粘性，水凝胶与伤口分离时可能引起疼痛。
[0004]水凝胶材料还可以用作保水剂，用于农业等领域。
[0005]两性离子与水分子有强烈的相互作用，两性离子单体交联聚合物是新一代水凝胶材料，由于表面·电荷为零，含水量高，因此这种水凝胶有良好的抗生物粘附功能，可以用作抗蛋白、脂质沉积的水凝胶接触镜。由于分子中阳离子(季铵盐)与阴离子(磺酸根)距离很近，通过阳离子与阴离子直接相互作用形成内盐结构，阳离子、阴离子分别与水分子之间的相互作用减弱，导致甜菜碱类单体水凝胶的水接触角较高，亲水性不理想，这类单体直接用于制造水凝胶接触镜，表面润湿性能有待改进。如果两性离子单体含量过高，又会导致，导致水凝胶接触镜力学性能下降，没有实用价值。
[0006]考虑到许多水凝胶佩戴隐形眼镜者报告佩戴一天后不舒适。与水凝胶隐形眼镜相关的不舒适主要与以下因素有关:表面润湿性、水含量改变或脱水、镜片设计、镜片表面沉积蛋白脂质等。因此，有必要利用新型结构的单体开发表面亲水性更好、力学性能优异的水凝胶材料。
[0007]两性离子水凝胶通常是由磺酸型或羧酸型甜菜碱类单体，或磷酸胆碱类单体与其它单体交联聚合得到，这种途径的缺陷是必须合成各种两性离子单体，制备方法复杂，导致两性离子单体价格高，特别是磷酸胆碱类单体非常昂贵。
[0008]综上所述，有必要开发新的两性离子水凝胶材料及其制备方法等，克服现有技术缺陷。
【发明内容】
[0009]技术问题:本发明的目的是提供一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法和应用，本发明的水凝胶亲水性好，具有抗生物粘附的功能。可用作接触镜、创伤覆盖材料、组织修复材料、药物释放载体、吸水剂。
[0010]技术方案:本发明的一种氨基酸两性离子水凝胶材料是由环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽进行环氧开环反应的产物，在PH为7左右呈两性离子特征:有胺基阳离子或季铵阳离子和羧酸根阴离子。
[0011]环氧基的交联聚合物与α-氨基酸的环氧开环反应和水凝胶产物两性离子反应
结构式如下:
【权利要求】
1.一种氨基酸两性离子水凝胶材料，其特征是该氨基酸两性离子水凝胶材料是由环氧基的交联聚合物与含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽进行环氧开环反应的产物。
2.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于环氧基的交联聚合物为由环氧基单体、至少一种或一种以上的可聚合单体、至少一种或一种以上单体的交联剂、至少一种自由基引发剂组成的聚合产物；其中环氧单体、可聚合单体、单体的交联剂和自由基引发剂重量比为(I?30):(70?99):(0.2?2):(0.2?2)。
3.根据权利要求2所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于环氧基单体是甲基丙烯酸缩水甘油酯或丙烯酸缩水甘油酯；自由基引发剂是偶氮类化合物引发剂、过氧化物引发剂或者紫外光引发剂。
4.根据权利要求2所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于可聚合单体为丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸钠、甲基丙烯酸钠、丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸羟乙酯、甲基丙烯酸-2-羟异丙酯、丙烯酸-2-羟异丙·酯、丙烯酸甘油酯、甲基丙烯酸甘油酯、N, N- 二甲基丙烯酰胺、丙烯酰胺、N-乙烯基吡咯烷酮、N-乙烯基-N-甲基乙酰胺、N-羟甲基丙烯酰胺、N，N-二甲基(甲基丙烯酰氧乙基)铵基丙磺酸内盐、N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰胺基丙基-N-丙烷磺酸内盐、N，N-二甲基-N-甲基丙烯酰氧乙基-N-乙酸内盐、2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱、3-甲基丙烯酸酯氧丙基三(三甲基硅氧基)硅烷、二 (三甲基硅氧基)-甲基硅烷基丙氧基甲基丙烯酸甘油酯、两端是丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚硅氧烷、两端是丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷、两端是甲基丙烯酰胺官能团封端的聚硅氧烷或两端是丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷或两端是甲基丙烯酸酯官能团封端的聚氟硅氧烷。
5.根据权利要求2所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于单体的交联剂为二甲基丙烯酸乙二醇酯、二甲基丙烯酸二缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸三缩乙二醇酯、二甲基丙烯酸聚乙二醇酯、二丙烯酸乙二醇酯、二丙烯酸二缩乙二醇酯、二丙烯酸三缩乙二醇酯、二丙烯酸聚乙二醇酯、三甲基丙烯酸甘油酯、三丙烯酸甘油酯、二甲基丙烯酸甘油酯、二丙烯酸甘油酯或三羟甲基丙烷三甲基丙烯酸酯或亚甲基双丙烯酰胺。
6.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为α-氨基酸、β-氨基酸、Y-氨基酸或ω-氨基酸；含有伯胺基或仲胺基的氨基酸酯为α-氨基酸酯、β_氨基酸酯、Y-氨基酸酯或ω-氨基酸酯。
7.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸为丙氨酸、缬氨酸、亮氨酸、异亮氨酸、脯氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、蛋氨酸、甘氨酸、丝氨酸、苏氨酸、半胱氨酸、酪氨酸、天冬酰胺、谷氨酰胺、赖氨酸、精氨酸、组氨酸、天冬氨酸、谷氨酸。
8.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于含有伯胺基或仲胺基的多肽为二肽、三肽、四肽、五肽、六肽、七肽或八肽。
9.根据权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料，特征在于氨基酸两性离子水凝胶材料还含有调色剂、紫外线吸收剂、着色剂、抗微生物剂中的一种或多种。
10.一种如权利要求1所述的一种氨基酸两性离子水凝胶材料的制备方法，其特征是:环氧基的交联聚合物浸泡于含有伯胺基或仲胺基的氨基酸、氨基酸酯或多肽的溶液中，在温度为30°C至150°C，pH为8?14碱性条件下进行环氧开环反应0.5小时至3天，然后调节pH为5?7，得到氨基酸两性离子水凝胶材料，或者进一步与碘代甲烷反应得到甲基化氨基酸两性离子水凝胶 材料。
【文档编号】C08F220/32GK103435746SQ201310396165
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年9月3日 优先权日:2013年9月3日
【发明者】李新松, 王杰, 胡昕 申请人:东南大学