CN114209891A - 一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法 - Google Patents
一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114209891A CN114209891A CN202111551322.1A CN202111551322A CN114209891A CN 114209891 A CN114209891 A CN 114209891A CN 202111551322 A CN202111551322 A CN 202111551322A CN 114209891 A CN114209891 A CN 114209891A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- solution
- hydrogel
- super
- wet
- coating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
- A61L29/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. lubricating compositions
- A61L29/145—Hydrogels or hydrocolloids
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
- A61L29/08—Materials for coatings
- A61L29/085—Macromolecular materials
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L29/00—Materials for catheters, medical tubing, cannulae, or endoscopes or for coating catheters
- A61L29/14—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. lubricating compositions
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
- A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
- A61L2400/10—Materials for lubricating medical devices
Landscapes
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Materials For Medical Uses (AREA)
Abstract
本发明提供了一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法。将水凝胶单体和海藻酸钠粉末加入去离子水中,然后依次加入交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、交联促进剂四甲基乙二胺以及亲水光引发剂过硫酸铵和离子交联剂硫酸钙二水合物,再加入粘合剂,混均得到预凝胶溶液;将基底浸没于预凝胶溶液中,取出后置于室温下光照,经光引发完成聚合反应得到一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层。所得水凝胶具有双网络水结构能有效地耗散施加的应力,力学性能良好,有效解决了涂层由于弯折而引起的断裂和变形;同时具有很好的亲水性和良好的粘附性。该水凝胶涂层使用方便,成膜迅速,有望应用于医用导管、Foley导管、心脏起搏器引线和大规模软机器人。
Description
技术领域:
本发明属于医疗器械领域,具体涉及一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法。
背景技术:
水润滑广泛存在于生物体的许多解剖部位,包括呼吸道、关节软骨、内脏器官和眼表。良好的润滑和低摩擦运动对维持人体的生理功能起到至关重要的作用。因此,对组织的低边界摩擦有利于医疗设备的应用,但这些医疗设备通常没有生物界面润滑的能力。根据目前的研究,在底层衬底上形成的水化层被称为水溶液润滑。水合层中的密闭水是滑动表面之间的重要润滑剂,当受到剪切力时,水合层可以以类似流体的方式响应以最小化阻力,从而导致小的摩擦系数(CoF)(Ying Han, et al. Self-adhesive lubricated coatingfor enhanced bacterial resistance. Bioact. Mater., 2021, 6, 2535−2545)。
现有的实现界面润滑表面的方法主要依赖于接枝亲水性聚合物刷或涂层水凝胶层。例如,利用可逆加成破碎链转移(RAFT)聚合方法,合成了许多具有不同润滑块的二嵌段共聚物,观察到CoF的大幅降低;通过原子转移甲基聚合(ATRP)将聚(2−甲基丙烯酰乙基磷酰胆碱)刷共价键合在预处理的云母表面。由于亲水性聚合物刷的高度水合性,涂层的CoF降低为10−3。但这些方法存在一些局限性。移植的聚合物刷容易损坏,由于其纳米级的厚度,不能提供足够的机械顺应性。水凝胶涂层仅适用于相对简单的几何形状,排除了它们用于具有复杂几何形状和特征的表面。
另一种常见的策略是在设备表面涂上水凝胶层,因为水凝胶在力学和化学性能上与生物组织有良好的相似性。水凝胶和聚合物基底之间的界面键合一直是在不同的聚合物器件上引入软水凝胶涂层的应用最广泛的策略之一。在这种方法中,水凝胶涂层通常以固体预成型交联网络或液体预凝胶溶液的形式引入聚合物器件,然后在表面固化。如公开号为CN201911214849.8的中国专利,公开了一种亲水润滑涂层,具有更好的机械鲁棒性,但是粘附力不足,容易造成涂层的脱落。再如公开号为CN202110691314.0的中国专利,公开了一种水凝胶冻干粉涂层,解决了水凝胶因长期存放而失水脱落的问题,但是存在涂层不均匀的问题,并且通过成型或浸涂层制造的水凝胶涂层通常产生相对较厚的水凝胶层(超过50µm),其形状由所使用的模具或浸涂层表面的形状决定。这些问题极大地阻碍了涂层适应复杂表面几何形状和精细特征的设备的能力。
本研究提出的双网络结构具有良好的力学性能,此外水凝胶具有氨基、羧基等强亲水基团与水形成强氢键将水分子固定在凝胶表面,从而起到润滑的作用。富含酚羟基(例如:壳聚糖、丹宁酸、多巴胺)、羧基(如海藻酸钠)等亲水性基团的粘合剂的加入赋予水凝胶强粘附的功能,有利于涂层适应各种不规则形状的导管。制作出的水凝胶涂层表现出组织样的柔软性(杨氏模量≈30 kPa),在5−50 µm范围内厚度均匀且可调,可以承受长时间的剪切力,没有可测量的损伤。水凝胶皮肤还提供了优越的低摩擦、防污和离子导电表面,而不影响其原始的力学性能和几何形状。改善了水凝胶涂层在各种实用聚合物器件的内外表面的应用,包括医用导管、Foley导管、心脏起搏器引线和大规模软机器人。
发明内容:
本发明的目的在于提供一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法,制备得到的水凝胶具有良好的粘附性、力学性能和自修复性。更有意义的是,在经过水润湿后,该水凝胶还具有超润滑的效果。能将其涂附于不规则导管表面形成均匀的涂层,以减轻病人在插管过程中的不适以及由此引发的炎症问题,有望应用于医用导管、Foley导管、心脏起搏器引线和大规模软机器人等领域。
为实现上述发明目的,本发明采用如下技术方案:
一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层的制备方法,包括以下步骤:
(1)将水凝胶单体和海藻酸钠粉末加入到去离子水中,均匀搅拌溶液使其混合完全,得到溶液A;
(2)向溶液A中依次加入交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、交联促进剂四甲基乙二胺(TEMED)以及亲水光引发剂过硫酸铵(APS)和离子交联剂硫酸钙二水合物,充分搅拌混合均匀,得到溶液B;
(3)将粘合剂加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;
(4)将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s之后取出,置于室温下进行光照,经光引发完成聚合反应得到一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层。
上述方法中,步骤(1)中所述的水凝胶单体为丙烯酰胺、丙烯酸、N,N−二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。
上述方法中,步骤(1)中所述的水凝胶单体的浓度为5−30%W/V,海藻酸钠的浓度为2−10%W/V,搅拌时间为6−24 h。
上述方法中,步骤(2)中所述的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.01−0.1%W/V,交联促进剂四甲基乙二胺的浓度为0.05−0.50%W/V,亲水光引发剂过硫酸铵的浓度为0.1−0.15%W/V,离子交联剂硫酸钙二水合物的浓度为0.1−0.4%W/V,搅拌时间为6−24h。
上述方法中,步骤(3)中所述的粘合剂为富含酚羟基、羧基的亲水性基团的物质;;包括但不限于:壳聚糖、丹宁酸、多巴胺、海藻酸钠。
上述方法中,粘合剂与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.01−0.5:100。
上述方法中,步骤(4)中的光照为紫外光照或可见光照,光照时间为0.5−4 h。
上述方法中,步骤(4)中水凝胶聚合反应的时间为12−24 h。
一种上述方法制备获得的湿态粘附的超润滑水凝胶涂层。
上述湿态粘附的超润滑水凝胶涂层在医疗器械领域的应用。
与现有技术相比,本发明具有以下优势:
(1)本发明制备的水凝胶具有双网络,水凝胶的机械强度高,作为医用导管涂层可以耗散外界施加的应力,不易破损变形。
(2)本发明添加了粘合剂,提供强粘附,可在不规则表面形成涂层,且可通过调节粘合剂的比例来调节涂层厚度。
(3)本发明的水凝胶是一种亲水材料,摩擦系数小,作为医用导管涂层可以减轻患者的痛苦。
附图说明:
图1为实施例7制备的双网络复合水凝胶的亲水性的测定。
图2为实施例7制备的双网络复合水凝胶的力学性能分析。
图3为实施例7制备的双网络复合水凝胶的粘附性能验证。A:水凝胶对不同基底的粘附实物图;B:水凝胶对不同基底的粘附强度。
图4为双网络复合水凝胶粘附机理图。
图5为实施例7制备的双网络复合水凝胶的自愈合性能验证以及机理图。A:水凝胶自愈合实物图;B:水凝胶自愈合机理图。
具体实施方案:
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明优选实施方案进行描述,但是应当理解,这些描述只是为进一步说明本发明的特征和优点,而不是对本发明权利要求的限制。
本发明公开了一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层,制备过程如下:
先将水凝胶单体和海藻酸钠粉末加入到去离子水中,均匀搅拌溶液使其混合完全,得到溶液A;
依次加入交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、交联促进剂四甲基乙二胺(TEMED)、亲水光引发剂过硫酸铵和离子交联剂硫酸钙二水合物于溶液A中,充分搅拌混合均匀,得到溶液B;
将粘合剂加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s之后取出,置于室温下进行光照,经光引发完成聚合反应即可得到湿态粘附的超润滑水凝胶。
在本发明中,首先将水凝胶单体、海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,得到高分子溶液A,所述水凝胶单体的浓度为5−30%W/V,海藻酸钠的浓度为2−10%W/V,搅拌时间为6−24 h。更优选的,水凝胶单体的浓度为12−18%W/V,海藻酸钠的浓度为4−6%W/V,搅拌时间为15−24h。
然后,依次加入交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺(MBAA)、交联促进剂四甲基乙二胺(TEMED)、亲水光引发剂过硫酸铵和离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌混合均匀得到溶液B;所述交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.01−0.1%W/V,交联促进剂四甲基乙二胺的浓度为0.05−0.50%W/V,亲水光引发剂过硫酸铵浓度为0.1−0.15%W/V,离子交联剂硫酸钙二水合物的浓度为0.1−0.4%W/V,搅拌时间为6−24 h。更优选的,交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.04−0.08%W/V,交联促进剂四甲基乙二胺的浓度为0.2−0.38%W/V,亲水光引发剂过硫酸铵的浓度为0.12−0.14%W/V,离子交联剂硫酸钙二水合物的浓度为0.2−0.3%W/V,搅拌时间为12−17 h;
加入的粘合剂与水凝胶单体的质量比为0.01−0.5:100。更优选的,粘合剂与水凝胶单体的质量比为0.05−0.2:100。所述的粘合剂为富含酚羟基、羧基的亲水性基团的物质;包括但不限于壳聚糖、丹宁酸、多巴胺、海藻酸钠。
所述光照为紫外或可见光照,光照时间为0.5−4 h。更优选的,光照时间为1−2 h。
为了进一步理解本发明,下面结合实施例对本发明提供的多功能光驱动的耐低温双网络水凝胶及其制备方法进行说明,本发明的保护范围不受以下实施例的限制。
实施例1
先将5%(W/V)的丙烯酰胺单体、2%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.01%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.05%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.1%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.2%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为6 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.01:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照0.5 h后静置于室温下12 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例2
先将15%(W/V)的丙烯酰胺单体、2%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为6 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂壳聚糖加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的壳聚糖与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.01:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照0.5 h后静置于室温下12 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例3
先将30%(W/V)的丙烯酸单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.1%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.50%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.15%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.3%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为24 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂多巴胺加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的多巴胺与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.01:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照0.5 h后静置12 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例4
先将5%(W/V)的N,N−二甲基丙烯酰胺单体、10%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.05%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.1%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.2%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为24 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.05:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照0.5 h后静置12 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例5
先将15%(W/V)的甲基丙烯酸单体、2%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂壳聚糖加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的壳聚糖与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.05:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照0.5 h后静置18 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例6
先将15%(W/V)的甲基丙烯酸羟乙酯单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、(0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和(0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂多巴胺加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的多巴胺与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.05:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照1.5 h后静置12 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例7
先将15%(W/V)的丙烯酰胺单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、(0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和(0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.05:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照1.5 h后静置18 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附聚丙烯酰胺/海藻酸钠/丹宁酸(PAAM/SA/TA)双网络复合水凝胶涂层。
图1为实施例7的PAAM/SA/TA双网络复合水凝胶的亲水性的测定如图所示,水凝胶的接触角为30.7°± 1.1°,表现出良好得亲水性,从而使涂层具有润滑的效果。
图2为实施例7的PAAM/SA/TA双网络复合水凝胶的力学性能定性、定量分析图,分别测试了上述材料拉伸和压缩时的强度及杨氏模量,可以清楚地看到水凝胶处于压缩状态的压缩强度和杨氏模量分别为:145.3 kPa、181.6 kPa;该水凝胶处于拉伸状态的拉伸强度和杨氏模量分别为:101.1 kPa、10.06 kPa。
图3为实施例7制备的PAAM/SA/TA双网络复合水凝胶的粘附性能验证,水凝胶可以粘附于(PET、玻璃、皮肤、PP、金属、纸张)基底表面,粘附强度最高可达60.79 kPa。粘附机理主要靠的是粘合剂上丰富的酚羟基、羧基、氨基,机理如图4所示。
图5为实施例7制备的PAAM/SA/TA双网络复合水凝胶的自愈合性能的验证由于Ca2+和羧酸根离子之间形成的可逆的离子键使水凝胶具有良好的自愈合性能,在断裂12 h后可完成自愈合。
实施例8
先将15%(W/V)的丙烯酰胺单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、(0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和(0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.20:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照1.5 h后静置18 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例9
先将15%(W/V)的N,N−二甲基丙烯酰胺单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.05:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照2 h后静置18 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
实施例10
先将15%(W/V)的丙烯酸单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.5:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照2 h后静置24 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
对比例1
先将15%(W/V)的丙烯酰胺单体、5%(W/V)的海藻酸钠粉末溶解于去离子水中,均匀搅拌溶液18 h使其混合完全,得到溶液A;
依次加入0.05%(W/V)的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、0.32%(W/V)的交联促进剂四甲基乙二胺、0.13%(W/V)的亲水光引发剂过硫酸铵和0.25%(W/V)的离子交联剂硫酸钙二水合物,搅拌时间为12 h,混合均匀得到溶液B;
将粘合剂丹宁酸加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即可得到预凝胶溶液C;加入的丹宁酸与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为1:100;
将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于紫外光下光照1.5 h后静置18 h以完成聚合,经光引发得到化学交联的强粘附双网络复合水凝胶涂层。
按照如下方法,对实施例1−10和对比例1提供的超润滑涂层的粘接性、润滑性、亲水性、涂层厚度及力学性能进行测试:
(1)粘附实验
具体方法:根据搭接剪切实验标准(ASTMF2255−05),水凝胶使用仪器机1185(仪器机,波士顿,MA,USA)进行水凝胶的粘附性能测试。将新鲜猪皮PET、玻璃、PP、金属、纸张切成4.0 cm×1.0 cm的矩形切片,将水凝胶直接涂在两个基材的相对两侧,接触面积为1.0×1.0 cm2。在250.0 g的压力下使基材接触40 min后,将其放置入测试机中,以评估水凝胶在室温下的粘附强度。
(2)自愈合实验
具体方法:为了评价水凝胶在水中的自愈合能力,用手术刀片将水凝胶片(30.0mm×5.0 mm×2.0 mm)分别切成两块,并分为三组进行实验。然后将两个分离的碎片在少量的外力下相互接触,并在25 ℃下放置1 min。同样,这两个分离的部件在轻微的外力作用下在空气中相互接触,并在室温(25 ℃)下放置12 h、24 h、36 h。愈合后的水凝胶的力学性能按照“力学实验”进行了测试。每组分别进行3次平行实验。
(3)接触角实验
具体方法:使用滴形分析***DSA100(Kruss,Hamburg,德国)测量了水凝胶与去离子水接触时的表面接触角。在实验的前5 min中,将水凝胶切成2.0×2.0×0.2 cm3大小的切片。用DSA1.8软件在样品表面沉积一滴水(5.0 µL),测量接触角值。
(4)力学实验
拉伸强度的测量是由纹理分析仪(SMS有限公司)用于测量复合水凝胶的力学性能。每个样品切割成尺寸为30.0 mm×5.0 mm×2.0 mm的矩形片,拉伸速率设置为10.0 mm/min进行拉伸试验直到破裂。
(5)摩擦实验
表面润滑特性是通过针脚盘式摩擦计(UMT-TriboLab,Bruker,美国)测量的。硬化钢球(直径=6 mm)在之前制备好的基板(尺寸=1.5 cm×2 cm)上进行摩擦。在室温下,通过在去离子水中的直线往复运动测量了摩擦系数(CoF)。施加的负载和滑动速度分别设置为5N和5 mm/s。
需要说明的是,本发明实例中的样品是在相同条件下制备的润滑水凝胶,并进行粘附性、亲水性、力学以及摩擦性能的测试。
上述测试的结果如下表1所示:
表1 不同成分水凝胶涂层基本性能对比
从表1可以看出,对比例1中增加粘合剂的用量,相较于实施例1−10粘附力增强,接触角和摩擦力变化不大。而与实施例7相比,同样水凝胶样品粘合剂用量增加,力学性强度降低。不足以为承受导管弯折过程中产生的力。
以上实施例说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出,对于本技术领域的普通技术人员来说,在不脱离本发明原理的前提下,还可以对本发明进行若干改进和修饰,这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。
对所公开的实施例的上述说明,是本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脫离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (9)
1.一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层的制备方法,其特征在于:包括以下步骤:
(1)将水凝胶单体和海藻酸钠粉末加入到去离子水中,均匀搅拌溶液使其混合完全,得到溶液A;
(2)向溶液A中依次加入交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺、交联促进剂四甲基乙二胺以及亲水光引发剂过硫酸铵和离子交联剂硫酸钙二水合物,充分搅拌混合均匀,得到溶液B;
(3)将粘合剂加入到溶液B中,充分搅拌,直至混合均匀,即得到预凝胶溶液C;
(4)将导管浸没于预凝胶溶液C中,2s后取出,置于室温下进行光照,经光引发完成聚合反应即可得到湿态粘附的超润滑水凝胶涂层。
2.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的水凝胶单体为丙烯酰胺、丙烯酸、N,N−二甲基丙烯酰胺、甲基丙烯酸和甲基丙烯酸羟乙酯中的一种或几种。
3.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(1)中所述的水凝胶单体的浓度为5−30% W/V,海藻酸钠的浓度为2−10% W/V,搅拌时间为6−24 h。
4.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(2)中所述的交联剂N,N'−亚甲基双丙烯酰胺的浓度为0.01−0.1% W/V,交联促进剂四甲基乙二胺的浓度为0.05−0.50% W/V,亲水光引发剂过硫酸铵的浓度为0.1−0.15% W/V,离子交联剂硫酸钙二水合物的浓度为0.1−0.4%W/V,搅拌时间为6−24 h。
5.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中所述粘合剂为富含酚羟基或富含羧基的亲水性基团的物质;包括但不限于:壳聚糖、丹宁酸、多巴胺、海藻酸钠。
6.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(3)中粘合剂与溶液B中所含水凝胶单体的质量比为0.01−0.5:100。
7.根据权利要求1所述的制备方法,其特征在于:步骤(4)中的光照为紫外光照或可见光照,光照时间为0.5−4 h;聚合反应的时间为12−24 h。
8.一种权利要求1所述方法制备所得的湿态粘附的超润滑水凝胶。
9.如权利要求9所述湿态粘附的超润滑水凝胶在医疗器械领域的应用。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111551322.1A CN114209891B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202111551322.1A CN114209891B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN114209891A true CN114209891A (zh) | 2022-03-22 |
CN114209891B CN114209891B (zh) | 2023-02-28 |
Family
ID=80703554
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202111551322.1A Active CN114209891B (zh) | 2021-12-17 | 2021-12-17 | 一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN114209891B (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114748702A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-15 | 广州曼翔医药有限公司 | 一种用于咽鼓管球囊扩张导管的水凝胶涂层及其制备方法 |
CN115232529A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-10-25 | 中科融志国际科技(北京)有限公司 | 防冰涂层以及风机叶片 |
CN115501398A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-23 | 四川大学 | 一种生物相容性抗炎水凝胶涂层及其制备方法 |
CN115753933A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-07 | 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所 | 一种羧甲基壳聚糖基水凝胶修饰电极的制备方法及其应用 |
CN115779159A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-14 | 中山大学 | 一种接枝于医疗器械表面的高强韧耐磨亲水润滑涂层及其制备方法 |
CN116036345A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-05-02 | 安徽医科大学 | 湿环境可用的生物相容性良好的医用粘合贴片 |
Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140171539A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | Novartis Ag | Amphiphilic siloxane-containing (meth)acrylamides and uses thereof |
CN105194740A (zh) * | 2015-09-20 | 2015-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种术后防粘连水凝胶及其制备方法 |
WO2016138528A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Wayne State University | Methods and compositions relating to biocompatible implants |
CN108117662A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-05 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种在材料表面制备亲水润滑涂层的方法 |
CN109761843A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-17 | 华南理工大学 | 一种用于粘结金属材料和水凝胶的桥连分子及其制备方法和应用 |
CN110591118A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-12-20 | 福州大学 | 一种多功能光驱动的耐低温双网络水凝胶及其制备方法和应用 |
CN113499484A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-15 | 深圳先进技术研究院 | 用于植入式医疗器械的表面亲水层修饰方法和应用 |
-
2021
- 2021-12-17 CN CN202111551322.1A patent/CN114209891B/zh active Active
Patent Citations (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20140171539A1 (en) * | 2012-12-14 | 2014-06-19 | Novartis Ag | Amphiphilic siloxane-containing (meth)acrylamides and uses thereof |
WO2016138528A1 (en) * | 2015-02-27 | 2016-09-01 | Wayne State University | Methods and compositions relating to biocompatible implants |
CN105194740A (zh) * | 2015-09-20 | 2015-12-30 | 哈尔滨工业大学 | 一种术后防粘连水凝胶及其制备方法 |
CN108117662A (zh) * | 2017-11-30 | 2018-06-05 | 中国科学院兰州化学物理研究所 | 一种在材料表面制备亲水润滑涂层的方法 |
CN109761843A (zh) * | 2019-01-17 | 2019-05-17 | 华南理工大学 | 一种用于粘结金属材料和水凝胶的桥连分子及其制备方法和应用 |
CN110591118A (zh) * | 2019-07-19 | 2019-12-20 | 福州大学 | 一种多功能光驱动的耐低温双网络水凝胶及其制备方法和应用 |
CN113499484A (zh) * | 2021-07-08 | 2021-10-15 | 深圳先进技术研究院 | 用于植入式医疗器械的表面亲水层修饰方法和应用 |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN114748702A (zh) * | 2022-03-31 | 2022-07-15 | 广州曼翔医药有限公司 | 一种用于咽鼓管球囊扩张导管的水凝胶涂层及其制备方法 |
CN114748702B (zh) * | 2022-03-31 | 2022-12-13 | 广州曼翔医药有限公司 | 一种用于咽鼓管球囊扩张导管的水凝胶涂层及其制备方法 |
CN115232529A (zh) * | 2022-08-30 | 2022-10-25 | 中科融志国际科技(北京)有限公司 | 防冰涂层以及风机叶片 |
CN115501398A (zh) * | 2022-11-07 | 2022-12-23 | 四川大学 | 一种生物相容性抗炎水凝胶涂层及其制备方法 |
CN115501398B (zh) * | 2022-11-07 | 2023-10-20 | 四川大学 | 一种生物相容性抗炎水凝胶涂层及其制备方法 |
CN115779159A (zh) * | 2022-12-01 | 2023-03-14 | 中山大学 | 一种接枝于医疗器械表面的高强韧耐磨亲水润滑涂层及其制备方法 |
CN115779159B (zh) * | 2022-12-01 | 2024-01-16 | 中山大学 | 一种接枝于医疗器械表面的高强韧耐磨亲水润滑涂层及其制备方法 |
CN115753933A (zh) * | 2022-12-22 | 2023-03-07 | 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所 | 一种羧甲基壳聚糖基水凝胶修饰电极的制备方法及其应用 |
CN115753933B (zh) * | 2022-12-22 | 2023-08-11 | 中国热带农业科学院南亚热带作物研究所 | 一种羧甲基壳聚糖基水凝胶修饰电极的制备方法及其应用 |
CN116036345A (zh) * | 2023-02-16 | 2023-05-02 | 安徽医科大学 | 湿环境可用的生物相容性良好的医用粘合贴片 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN114209891B (zh) | 2023-02-28 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN114209891B (zh) | 一种湿态粘附的超润滑水凝胶涂层及其制备方法 | |
CN108264611A (zh) | 一种自粘附超强水凝胶的制备方法 | |
CN111097072B (zh) | 一种高分子医疗产品表面强界面粘结亲水润滑涂层的制备方法 | |
US20230173138A1 (en) | Method for modifying hydrogel lubricating coating on surface of general equipment, and hydrogel lubricating coating-modified general equipment | |
CN113499484A (zh) | 用于植入式医疗器械的表面亲水层修饰方法和应用 | |
CN105086001A (zh) | 一种透明质酸-明胶/丙烯酰胺双网络水凝胶及其制备方法 | |
CN112898598A (zh) | 一种组织粘附水凝胶及其制备方法和用途 | |
CN114106232B (zh) | 一种两面粘附性不同的水凝胶及其制备方法和应用 | |
CN103881126A (zh) | 一种用于提高材料血液相容性的方法 | |
Pan et al. | Designing nanohesives for rapid, universal, and robust hydrogel adhesion | |
CN113429724A (zh) | 润滑涂层的水凝胶及其制备方法、水凝胶冻干粉和应用 | |
CN114456404B (zh) | 一种液态金属柔性可穿戴器件及其制备方法 | |
JP2002212452A (ja) | 直鎖状高分子を有する低摩擦ハイドロゲルおよびその製造方法 | |
WO2020181857A1 (zh) | 一种医用管材及其制备方法 | |
CN116693931B (zh) | 一种超结构多孔湿性粘合水凝胶及其制备方法与应用 | |
CN110790949B (zh) | 一种粘附水凝胶及其制备方法 | |
Wang et al. | Robust, Sprayable, and Multifunctional Hydrogel Coating through a Polycation Reinforced (PCR) Surface Bridging Strategy | |
CN115006606B (zh) | 一种亲水润滑涂层及其制备方法和应用 | |
CN113577370B (zh) | 一种Janus水凝胶粘合剂及其制备方法与应用 | |
CN112142925B (zh) | 一种亲水性自润滑聚合物改性剂、合成方法及其应用 | |
CN107929819B (zh) | 一种医用金属表面亲水涂层及其制备方法 | |
CN114163925A (zh) | 一种在通用器材表面修饰水凝胶润滑涂层的方法及修饰有水凝胶润滑涂层的通用器材 | |
Sun et al. | Fast-polymerized lubricant and antibacterial hydrogel coatings for medical catheters | |
CN114053963B (zh) | 一种湿态黏合剂及其制备方法和应用 | |
CN115177793B (zh) | 一种基材表面修饰贻贝蛋白-聚谷氨酸抗菌润滑医用水凝胶涂层的方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
GR01 | Patent grant |