本(ben)發(fa)明(ming)屬于天然(ran)高(gao)分子(zi)材料應用，涉及光固(gu)化(hua)生(sheng)物質基雙網絡(luo)導電水凝膠，本(ben)發(fa)明(ming)還(huan)涉及光固(gu)化(hua)生(sheng)物質基雙網絡(luo)導電水凝膠的(de)制備方法。

背景技術：

1、水(shui)凝(ning)(ning)膠由(you)于其高(gao)柔(rou)韌性(xing)和可(ke)拉伸性(xing)，在(zai)可(ke)穿戴(dai)設(she)備制(zhi)(zhi)造技(ji)術(shu)中有(you)(you)望替代(dai)傳統柔(rou)性(xing)基體(ti)。水(shui)凝(ning)(ning)膠是(shi)一種具有(you)(you)高(gao)含水(shui)量(liang)的(de)(de)三維(wei)網(wang)(wang)(wang)狀結(jie)構交(jiao)聯聚合物，可(ke)在(zai)有(you)(you)水(shui)的(de)(de)情況(kuang)下保持其結(jie)構的(de)(de)穩定(ding)性(xing)，三維(wei)網(wang)(wang)(wang)狀結(jie)構賦予其優異的(de)(de)可(ke)設(she)計性(xing)，可(ke)以在(zai)結(jie)構中引入其他(ta)功(gong)(gong)能單體(ti)(多(duo)酚(fen)、納米粒子、聚合物網(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)單體(ti)等)來賦予水(shui)凝(ning)(ning)膠其他(ta)功(gong)(gong)能特性(xing)。由(you)于可(ke)穿戴(dai)設(she)備和柔(rou)性(xing)傳感器對材料的(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)性(xing)能的(de)(de)需求，水(shui)凝(ning)(ning)膠也(ye)(ye)需要擁有(you)(you)良好(hao)的(de)(de)導(dao)電(dian)(dian)(dian)性(xing)，然(ran)而普通水(shui)凝(ning)(ning)膠通常不導(dao)電(dian)(dian)(dian)，導(dao)電(dian)(dian)(dian)水(shui)凝(ning)(ning)膠的(de)(de)制(zhi)(zhi)備在(zai)近(jin)幾年(nian)也(ye)(ye)收(shou)到相關(guan)領域學者的(de)(de)研究。導(dao)電(dian)(dian)(dian)水(shui)凝(ning)(ning)膠通常是(shi)由(you)本征導(dao)電(dian)(dian)(dian)介(jie)質和水(shui)凝(ning)(ning)膠網(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)組成，水(shui)凝(ning)(ning)膠聚合物網(wang)(wang)(wang)絡(luo)(luo)提供骨架，導(dao)電(dian)(dian)(dian)介(jie)質則提供導(dao)電(dian)(dian)(dian)性(xing)。

2、甲(jia)基(ji)(ji)丙(bing)烯(xi)酸化明(ming)膠(gelma)是(shi)一種(zhong)由甲(jia)基(ji)(ji)丙(bing)烯(xi)酸酐(gan)修飾的(de)明(ming)膠衍生(sheng)材料。近年來，以甲(jia)基(ji)(ji)丙(bing)烯(xi)酰化明(ming)膠(gelma)為主要(yao)構建單元的(de)水凝(ning)膠因其出(chu)色的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)相容性(xing)及(ji)其光固化特性(xing)，被廣泛(fan)應(ying)(ying)用于生(sheng)物(wu)(wu)(wu)醫(yi)(yi)藥領域和可穿戴設備領域。但是(shi)純gelma水凝(ning)膠存(cun)在(zai)力(li)學性(xing)能(neng)差(cha)(cha)、抗菌(jun)性(xing)差(cha)(cha)等缺陷。羧甲(jia)基(ji)(ji)殼聚糖(cmcs)是(shi)一種(zhong)重要(yao)的(de)水溶性(xing)殼聚糖衍生(sheng)物(wu)(wu)(wu)，具有(you)良好的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)相容性(xing)和生(sheng)物(wu)(wu)(wu)降(jiang)解(jie)性(xing)，在(zai)水凝(ning)膠和愈合創傷類生(sheng)物(wu)(wu)(wu)材料中(zhong)具有(you)廣泛(fan)應(ying)(ying)用。然而，現有(you)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)質基(ji)(ji)水凝(ning)膠存(cun)在(zai)機(ji)械(xie)性(xing)能(neng)較(jiao)差(cha)(cha)和導電性(xing)能(neng)較(jiao)弱等缺陷與不足，極大地阻礙了其在(zai)柔性(xing)傳感與生(sheng)物(wu)(wu)(wu)醫(yi)(yi)學中(zhong)的(de)實際(ji)應(ying)(ying)用。因此，通過簡單的(de)方(fang)法來開(kai)發力(li)學性(xing)能(neng)佳(jia)、導電性(xing)能(neng)好的(de)生(sheng)物(wu)(wu)(wu)質基(ji)(ji)水凝(ning)膠勢在(zai)必行。

技術實現思路

1、本發明(ming)的(de)(de)目的(de)(de)是提供光固化生物質(zhi)(zhi)基雙網絡導電水(shui)凝(ning)膠的(de)(de)制備方(fang)法，解(jie)決了傳統方(fang)法制備的(de)(de)生物質(zhi)(zhi)基水(shui)凝(ning)膠存在的(de)(de)機械(xie)性能(neng)較(jiao)差和導電性能(neng)較(jiao)弱的(de)(de)問題。

2、本(ben)發(fa)明的另一目(mu)的是提供(gong)光固(gu)化生物質基雙網絡導電水凝膠。

3、本發(fa)明所采用的第(di)一(yi)種技術方(fang)案是，光固化生物質(zhi)基(ji)雙網絡導電水凝膠的制備(bei)方(fang)法，具體包括以下(xia)步驟：

4、步(bu)驟1，制備甲基丙烯(xi)酰化明(ming)膠gelma；

5、步(bu)驟2，制備mxene@ta溶液(ye)；

6、步驟3，根據步驟2所得產物制備mxene@ta@pedot:pss溶液；

7、步(bu)驟4，根(gen)據(ju)步(bu)驟1和步(bu)驟3所得產物制(zhi)備光固化交聯生物質(zhi)基雙(shuang)網絡導(dao)電(dian)水(shui)凝膠(jiao)。

8、本發(fa)明的特(te)點還在于：

9、步驟1的具體(ti)過程為：

10、將a型明膠(jiao)加(jia)熱(re)攪拌條件下完(wan)全(quan)溶解(jie)于100ml?0.25mol?na2co3/nahco3緩(huan)沖液中，之后在避光條件下滴(di)加(jia)甲基丙(bing)烯酸酐反(fan)應完(wan)全(quan)，加(jia)入pbs緩(huan)沖液終止反(fan)應，將所得產物(wu)透析7～10天后，冷凍干燥24～36h，得到甲基丙(bing)烯酰化明膠(jiao)gelma。

11、步驟1中，甲(jia)基丙烯(xi)酸酐(gan)用量為2ml～4ml，明(ming)膠(jiao)用量為5g～15g。

12、步驟2的具體過(guo)程為：

13、將10mg～20mg?mxene粉末超(chao)聲分散在(zai)1ml去離子水中，接著加入4mg～10mg單寧酸ta攪拌(ban)0.5～1h，得到mxene@ta溶液。

14、步(bu)驟3的具體過程(cheng)為(wei)：

15、向步驟2中得(de)到的mxene@ta溶(rong)液(ye)中滴加1ml?10mg/ml的pedot:pss溶(rong)液(ye)，繼續(xu)攪拌0.5h～1h，得(de)到mxene@ta@pedot:pss溶(rong)液(ye)。

16、mxene@ta/pedot:ps溶液中mxene、單(dan)寧酸ta和pedot:pss的用量(liang)分別為5mg/ml～10mg/ml、2mg/ml～5mg/ml和5mg/ml。

17、步驟4的具體過程為(wei)：

18、將gelma完全溶(rong)解于(yu)去離(li)子水中，依次(ci)加入(ru)羧甲基殼聚糖cmcs、mxene@ta/pedot:pss溶(rong)液和光引發劑，攪拌0.5h～1h后，得到(dao)水凝膠前驅(qu)液，之后在波長為365nm的紫外(wai)光照射下交(jiao)聯5min～10min，得到(dao)光固化交(jiao)聯生物(wu)質基雙網(wang)絡導電(dian)水凝膠。

19、步驟4中，光引發劑為2-羥基(ji)(ji)-2-甲(jia)基(ji)(ji)-1-苯(ben)(ben)基(ji)(ji)丙酮、1-羥基(ji)(ji)環己基(ji)(ji)苯(ben)(ben)基(ji)(ji)甲(jia)酮、2,4,6-三(san)甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)(ben)甲(jia)酰(xian)(xian)基(ji)(ji)-二苯(ben)(ben)基(ji)(ji)氧化膦或2,4,6-三(san)甲(jia)基(ji)(ji)苯(ben)(ben)甲(jia)酰(xian)(xian)基(ji)(ji)亞磷(lin)酸鋰中的(de)一種。

20、步(bu)驟4中，gelma、cmcs與(yu)mxene@ta/pedot:pss的用量分別為100～200mg/ml、10～50mg/ml和5～20mg/ml。

21、本發(fa)明采用的(de)第二(er)種(zhong)技(ji)術(shu)方案是，光固(gu)化(hua)生(sheng)物(wu)質基(ji)雙網絡導電水(shui)凝(ning)(ning)膠(jiao)，采用上(shang)述光固(gu)化(hua)生(sheng)物(wu)質基(ji)雙網絡導電水(shui)凝(ning)(ning)膠(jiao)的(de)制備方法制得。

22、本發明的有益效果如下：

23、(1)本發明的制備方法簡單易行，原材料安(an)全無(wu)毒、可(ke)降解；

24、(2)本(ben)發明(ming)利用(yong)光固化交聯反應可實現gelma-cmcs雙(shuang)網(wang)絡快(kuai)速(su)成膠；

25、(3)本發(fa)明中mxene@ta@pedot:pss作為結構(gou)與(yu)功能(neng)構(gou)筑基(ji)元可協同提升水凝膠的力學性能(neng)，并賦(fu)予其顯(xian)著的導電(dian)傳感性能(neng)。

技術特征：

1.光固化生(sheng)物質基(ji)雙網絡導電水凝(ning)膠的制(zhi)備方法，其(qi)特征在于(yu)：具體包括以下步驟(zou)：

2.根據權利(li)要求1所述(shu)的(de)光固(gu)化(hua)生物質基雙網(wang)絡導電(dian)水凝膠的(de)制備(bei)方法(fa)，其特征在于：所述(shu)步驟1的(de)具(ju)體(ti)過程為(wei)：

3.根(gen)據權利(li)要(yao)求2所述的光固化生物質(zhi)基雙網絡導電水(shui)凝膠的制(zhi)備(bei)方法，其特征(zheng)在于：所述步驟(zou)1中，甲基丙烯酸(suan)酐用量為(wei)2ml～4ml，明(ming)膠用量為(wei)5g～15g。

4.根據權利要(yao)求2所(suo)述(shu)的(de)光(guang)固化生(sheng)物質基雙網絡導電水(shui)凝(ning)膠(jiao)的(de)制備(bei)方法，其特征在于(yu)：所(suo)述(shu)步驟2的(de)具體過程(cheng)為：

5.根據權(quan)利要求4所(suo)述的(de)光固(gu)化生(sheng)物質基(ji)雙網絡導電水凝(ning)膠的(de)制備方法，其(qi)特征在于：所(suo)述步驟3的(de)具體過程為：

6.根(gen)據(ju)權利要求5所述的(de)光(guang)固化生物質基雙網絡導電水凝膠的(de)制備方法，其特(te)征在于：所述步驟3中(zhong)，所述mxene@ta/pedot:ps溶液中(zhong)mxene、單寧酸(suan)ta和(he)(he)pedot:pss的(de)用量分(fen)別為5mg/ml～10mg/ml、2mg/ml～5mg/ml和(he)(he)5mg/ml。

7.根據權利要(yao)求(qiu)5所述的(de)光固化生(sheng)物質基雙網絡導電水凝膠的(de)制(zhi)備方法(fa)，其(qi)特征在于(yu)：所述步(bu)驟4的(de)具體過程為：

8.根(gen)據權利要求7所(suo)述(shu)的光(guang)固化生物質基(ji)雙網絡導電水凝膠的制備方法(fa)，其特征(zheng)在于：所(suo)述(shu)步驟4中(zhong)，光(guang)引發(fa)劑為2-羥基(ji)-2-甲(jia)基(ji)-1-苯(ben)基(ji)丙(bing)酮(tong)、1-羥基(ji)環己基(ji)苯(ben)基(ji)甲(jia)酮(tong)、2,4,6-三(san)(san)甲(jia)基(ji)苯(ben)甲(jia)酰(xian)基(ji)-二苯(ben)基(ji)氧化膦或(huo)2,4,6-三(san)(san)甲(jia)基(ji)苯(ben)甲(jia)酰(xian)基(ji)亞磷酸鋰(li)中(zhong)的一種。

9.根據權利要求7所述的光固化生(sheng)物質基雙網(wang)絡導(dao)電水凝膠(jiao)的制備方(fang)法(fa)，其(qi)特征在于：所述步(bu)驟4中(zhong)，gelma、cmcs與mxene@ta/pedot:pss的用量分(fen)別為100～200mg/ml、10～50mg/ml和5～20mg/ml。

10.光固化生物(wu)質(zhi)基(ji)雙(shuang)網(wang)絡(luo)導電水凝膠，其特(te)征在于(yu)：采(cai)用如權(quan)利要(yao)求1～9任(ren)一權(quan)利要(yao)求所述的光固化生物(wu)質(zhi)基(ji)雙(shuang)網(wang)絡(luo)導電水凝膠的制(zhi)備方法制(zhi)得。

技術總結
本發明公開了光固化生物質基雙網絡導電水凝膠的制備方法，具體包括以下步驟：步驟1，制備甲基丙烯酰化明膠GelMA；步驟2，制備MXene@TA溶液；步驟3，根據步驟2所得產物制備MXene@TA@PEDOT:PSS溶液；步驟4，根據步驟1和步驟3所得產物制備光固化交聯生物質基雙網絡導電水凝膠。本發明還公開了光固化生物質基雙網絡導電水凝膠，本發明解決了傳統水凝膠存在的機械性能差及導電性能弱的問題。

技術研發人員：石佳博,曾逸軒,張宇軒,王李瑤,李桂妮
受保護的技術使用者：陜西科技大學
技術研發日：
技術公布日：2024/9/23