非離子型UV固化聚氨酯水凝膠的合成與性能研究

鄧劍如，龍 立，羅 賽

(湖南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

非離子型UV固化聚氨酯水凝膠的合成與性能研究

鄧劍如*，龍 立，羅 賽

(湖南大學(xué) 化學(xué)化工學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410082)

以聚乙二醇2000(PEG2000)、異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)、1,4-丁二醇(BDO)、丙三醇(GLY)、丙烯酸-2-羥乙酯(HEA)為主要原料，采用丙酮預(yù)聚體法合成了一系列透明的、非離子型UV固化聚氨酯水凝膠.研究了BDO/GLY的配比對(duì)水凝膠溶脹性能、拉伸性能的影響；探討了溫度、離子強(qiáng)度對(duì)水凝膠溶脹性能的影響；并以硫酸慶大霉素作為模擬藥物，對(duì)其在模擬體液PBS緩沖溶液中的釋放進(jìn)行了初步探討.當(dāng)nBDO/nGLY為1時(shí)，水凝膠干膜拉伸強(qiáng)度達(dá)到1.46 MPa,伸長(zhǎng)率為87%，20 ℃去離子水中溶脹比達(dá)到370%，且表現(xiàn)出顯著的溫度敏感性和較好的離子強(qiáng)度穩(wěn)定性，并具有載藥和釋放藥物的能力.

水凝膠；聚氨酯；UV固化；聚乙二醇；藥物釋放

水凝膠是一種由具有親水性聚合物交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)與其吸附溶脹的水構(gòu)成的特殊分散體系[1-2].它能夠在水中溶脹而不溶解，由于其含有大量的水類(lèi)似于細(xì)胞外基質(zhì)，對(duì)體液及人體組織表現(xiàn)出很好的生物相容性，可作為藥物緩釋載體、組織填充材料、創(chuàng)面敷料等，因而在生物醫(yī)藥領(lǐng)域得到了廣泛的研究與應(yīng)用[3-4].特別是在傷口敷料方面，水凝膠敷料可防止傷口過(guò)于濕潤(rùn)或干燥，能夠吸收傷口表面的滲出物，促進(jìn)傷口愈合.此外水凝膠敷料還能夠阻止新形成的肉芽組織黏附在敷料表面從而避免在摘除敷料時(shí)帶來(lái)的二次痛苦[5-6].

聚氨酯(PU)是一種性能非常優(yōu)異的嵌段聚合物，具有力學(xué)性能好、彈性好、耐候性及耐磨性優(yōu)良等優(yōu)點(diǎn)[7-8].此外，PU具有比一般高分子材料更好的生物相容性，因此各種聚氨酯材料包括聚氨酯水凝膠，被廣泛地用作生物醫(yī)用材料，如人工心臟、人造皮膚、輸液輸血管、假肢、軟骨、敷料等[9-10].

本文采用親水性二元醇PEG2000作為軟段、降解產(chǎn)物對(duì)人體無(wú)害的IPDI作為硬段[11-12]、BDO和GLY作為擴(kuò)鏈劑、HEA作為封端劑，采用生物低毒性的有機(jī)鉍催化劑合成了一系列UV固化聚氨酯預(yù)聚體，再通過(guò)紫外光進(jìn)行交聯(lián)固化制備出聚氨酯水凝膠.對(duì)其力學(xué)性能、溶脹性能、初步的載藥性能進(jìn)行了研究，旨在制備出滿足傷口創(chuàng)面敷料要求、性能優(yōu)異的高分子水凝膠，并為進(jìn)一步的敷料開(kāi)發(fā)研究提供一定的理論及數(shù)據(jù)支持.

1 實(shí)驗(yàn)原料和方法

1.1 實(shí)驗(yàn)原材料及預(yù)處理

聚乙二醇2000(PEG2000)，4-甲氧基苯酚(PI)，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；硫酸慶大霉素(GS)，合肥博美生物科技有限責(zé)任公司，以上藥品均為化學(xué)純. 1,4-丁二醇(BDO)、丙三醇(GLY)、丙酮、十二水合磷酸氫二鈉、磷酸二氫鉀，上海國(guó)藥集團(tuán)化學(xué)試劑有限公司；氯化鈉、氯化鉀，天津大茂化學(xué)試劑廠，以上藥品均為分析純.異佛爾酮二異氰酸酯(IPDI)，Bayer；丙烯酸-2-羥乙酯(HEA)，江蘇三益科技有限公司；BiCAT8108，美國(guó)領(lǐng)先化學(xué)品公司；光引發(fā)劑1173，超鴻科技有限公司，以上原料均為工業(yè)級(jí).

1.2 UV固化聚氨酯水凝膠樹(shù)脂的合成

將IPDI與脫水后的PEG2000按摩爾比2∶1的比例加入到裝有攪拌槳、回流冷凝管、溫度計(jì)的四口燒瓶中，同時(shí)加入一定量丙酮作為溶劑，待物料混合均勻后升溫至80 ℃預(yù)聚1 h得到預(yù)聚體Ⅰ.而后按-OH與預(yù)聚體Ⅰ中-NCO摩爾比1∶2的比例加入BDO和GLY，BDO和GLY的摩爾比見(jiàn)表1.同時(shí)加入一滴催化劑BiCAT8108(20%)， 80 ℃繼續(xù)反應(yīng)3 h得到預(yù)聚體Ⅱ.然后加入HEA，同時(shí)加入一滴BiCAT8108，0.01%的阻聚劑4-甲氧基苯酚，80 ℃反應(yīng)至終點(diǎn).整個(gè)反應(yīng)過(guò)程中采用甲苯-二正丁胺法追蹤測(cè)定反應(yīng)體系中-NCO的含量.待反應(yīng)物降溫至0 ℃，加入一定量去離子水水化，充分?jǐn)嚢?0 min，而后真空脫除溶劑，得到固含量約為30%的聚氨酯水凝膠樹(shù)脂水溶液.

表1 BDO與GLY的摩爾比

1.3 聚氨酯水凝膠的制備

稱(chēng)取一定量的聚氨酯水凝膠樹(shù)脂水溶液，加入約3%的光引發(fā)劑1173，攪拌均勻后倒入聚四氟乙烯槽中，靜置一段時(shí)間直至氣泡消失；開(kāi)啟UV固化機(jī)，將四氟乙烯槽通過(guò)固化機(jī)直至固化完全，采用指壓法判斷固化是否完全.固化后即得到含水量約70%的高透明度聚氨酯水凝膠(PUH).將固化得到的水凝膠在去離子水中充分溶脹24 h，前6 h每隔2 h更換一次水以除去水凝膠中小分子及其他雜質(zhì)，而后放置真空干燥箱中60 ℃干燥過(guò)夜，以得到干凝膠備用.具體制備路線如圖1所示.

1.4 載藥與釋放

載藥：將一塊厚為2 mm，質(zhì)量為2.44 g的圓形干凝膠浸入到100 mL質(zhì)量濃度為1.25 g/L的硫酸慶大霉素(GS)溶液中.在恒溫20 ℃下浸泡24 h，讓其充分溶脹.利用GS在水中的溶解性以及與PU鏈段間的相互作用如氫鍵作用等，在濃度差的推動(dòng)下，將GS吸附到水凝膠網(wǎng)絡(luò)中達(dá)到載藥的目的.待水凝膠充分溶脹后取出，用濾紙擦干表面多余水分，備用.根據(jù)載藥前后GS溶液濃度變化計(jì)算載藥效率.

標(biāo)準(zhǔn)曲線: 分別準(zhǔn)確配制1.25 mg/L, 2.50 mg/L, 3.75 mg/L, 5.00 mg/L, 6.25 mg/L, 7.50 mg/L的GS水溶液.用紫外-可見(jiàn)光譜分析儀在232 nm處測(cè)定吸光度A[13].根據(jù)朗伯比爾定律，以吸光度A對(duì)濃度C作圖，求出標(biāo)準(zhǔn)曲線.其標(biāo)準(zhǔn)曲線校正方程為：

A=K0·C+K1.

式中：K0=0.015 4；K1=0.037 0；R2=0.963 8.

釋放：將溶脹有GS的水凝膠浸入到200 mL模擬體液PBS緩沖溶液中，由于GS在水凝膠與模擬體液中存在濃度差，因此GS將透過(guò)水凝膠釋放到模擬體液中，直至平衡.在恒溫37 ℃條件下測(cè)定其釋放.每隔一定時(shí)間吸取釋放溶液，并用紫外-可見(jiàn)光譜分析儀測(cè)定其在232 nm處吸光度，測(cè)定12 h.以GS標(biāo)準(zhǔn)工作曲線校正釋放液中GS濃度，平行測(cè)定3次.

圖1 UV固化聚氨酯水凝膠的合成路線

1.5 樣品的性能及表征

1.5.1 核磁共振H譜測(cè)試

PU水凝膠樹(shù)脂以及中間產(chǎn)物用氘代氯仿作溶劑在核磁共振儀(美國(guó)，INOVA 400NB NMR)上進(jìn)行測(cè)試.分辨率H：0.25 Hz，TMS做內(nèi)標(biāo)，記譜范圍δ=1～10.

1.5.2 傅里葉變換紅外光譜測(cè)試(FITR)

采用溴化鉀壓片法，將未水化水凝膠樹(shù)脂和中間產(chǎn)物的丙酮溶液，均勻涂布在溴化鉀片上，然后將丙酮烘干，傅里葉變換紅外光譜儀(FTIR，島津IRAffinity-1)測(cè)定水凝膠樹(shù)脂衰減全反射紅外光譜， 掃描范圍為4 000～400 cm-1，分辨率為4 cm-1.

1.5.3 水凝膠拉伸機(jī)械性能測(cè)試

參考GB/T 1701—2001，將水凝膠干膜剪成標(biāo)準(zhǔn)樣條狀，在室溫下以20 mm/min的拉伸速度進(jìn)行試驗(yàn)，計(jì)算拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長(zhǎng)率.

1.5.4 水凝膠溶脹性能研究

將干凝膠剪成5 mm×5 mm×1 mm的小塊，稱(chēng)得質(zhì)量W0，在恒溫水浴下將干凝膠浸入到相應(yīng)介質(zhì)中，間隔一段時(shí)間取出，用濾紙吸干表面多余水分，稱(chēng)重Wt，如此反復(fù)直至達(dá)到溶脹平衡，稱(chēng)得質(zhì)量We.同一水凝膠樣品選取3組進(jìn)行平行實(shí)驗(yàn)，計(jì)算溶脹比SR，其計(jì)算公式如下：

1.5.5 水凝膠熱失重測(cè)試(TG)

采用德國(guó)耐馳STA 409 PC Luxx同步熱分析儀對(duì)樣品進(jìn)行熱性能測(cè)試.在N2氣氛保護(hù)下，將充分溶脹后的水凝膠樣品以5 ℃/min升溫至600 ℃，記錄樣品的TG曲線.

2 結(jié)果討論與分析

2.1 核磁分析

對(duì)PUH1及其合成中間產(chǎn)物進(jìn)行了核磁分析，其核磁共振氫譜如圖2和圖3所示.圖2是原料PEG2000和預(yù)聚體Ⅰ的核磁共振氫譜圖.從圖中可以看出，PEG2000的特征吸收峰集中在a (δ=3.60)處.預(yù)聚體Ⅰ是原料PEG2000和IPDI反應(yīng)生成物，和PEG2000原料核磁圖相比，出現(xiàn)了較多的甲基和亞甲基的吸收峰.在b (δ=1.10)處是IPDI環(huán)上甲基的吸收峰, c (δ=1.10～1.90)處對(duì)應(yīng)IPDI環(huán)上亞甲基的吸收峰.圖中d (δ=3.05)和e (δ=3.50)處吸收峰分別對(duì)應(yīng)預(yù)聚體Ⅰ中與-NCO相連的亞甲基和IPDI環(huán)上與-NH相連的次亞甲基上H的吸收峰.由圖可以看出，PEG2000和IPDI已經(jīng)成功地進(jìn)行反應(yīng).同時(shí)，需要說(shuō)明的是，由于所用原料部分是工業(yè)級(jí)產(chǎn)品，無(wú)法避免地出現(xiàn)了一些小雜峰.

δ/10-6

δ/10-6

圖3是預(yù)聚體Ⅱ和PUH1的核磁共振氫譜.預(yù)聚體Ⅰ經(jīng)BDO擴(kuò)鏈得到了預(yù)聚體Ⅱ，在結(jié)構(gòu)上并未出現(xiàn)較大變化．對(duì)比圖2中預(yù)聚體Ⅰ和圖3中預(yù)聚體Ⅱ的氫譜圖可以看出，吸收峰的變化主要是增加了BDO中亞甲基的吸收峰，對(duì)應(yīng)于圖中的a(δ=3.50)和b(δ=1.45)處.預(yù)聚體Ⅱ經(jīng)過(guò)HEA封端得到的PUH1水凝膠樹(shù)脂，在結(jié)構(gòu)上相較于預(yù)聚體Ⅱ最大的變化是引入了雙鍵，在圖3觀察到在c (δ=5.70～6.50)處有明顯的雙鍵吸收峰.圖2和圖3核磁結(jié)果表明，得到的水凝膠樹(shù)脂符合實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求.

2.2 紅外光譜分析

對(duì)PUH1及其合成中間產(chǎn)物進(jìn)行了紅外分析,其紅外光譜圖如圖4和圖5所示.從圖中可以觀察到在3 340 cm-1處有一寬峰，為氨基甲酸酯鍵中-NH的伸縮振動(dòng)吸收峰和-OH的特征吸收峰，在1 105 cm-1處為C-O-C的伸縮振動(dòng)吸收峰.圖4中對(duì)比PEG2000，預(yù)聚體Ⅰ在2 260 cm-1出現(xiàn)了-NCO的特征吸收峰，在1 725 cm-1處出現(xiàn)了C=O的特征吸收峰，由此可以說(shuō)明是IPDI與PEG 2000反應(yīng)生成了氨基甲酸酯鍵.預(yù)聚體Ⅱ是預(yù)聚體Ⅰ經(jīng)BDO擴(kuò)鏈后得到的產(chǎn)物，在結(jié)構(gòu)上并無(wú)太大變化，而預(yù)聚體Ⅱ經(jīng)HEA封端后得到PUH1，在圖5中可以明顯看到PUH1在2 260 cm-1的-NCO特征吸收峰消失，表明HEA封端成功.通過(guò)核磁與紅外分析表明，反應(yīng)生成了預(yù)期的PU水凝膠樹(shù)脂.

圖4 PEG2000和預(yù)聚體Ⅰ的紅外光譜圖

Fig.4 FTIR spectrum of PEG2000 and prepolymer Ⅰ

圖5 預(yù)聚體Ⅱ和PUH1的紅外光譜圖

Fig.5 FTIR spectrum of prepolymerⅡand PUH1

2.3 BDO/GLY組成對(duì)水凝膠干膜拉伸機(jī)械性能 的影響 由不同BDO/GLY組成(PUH1～PUH5)制得的水凝膠干膜通過(guò)電子拉伸機(jī)測(cè)得其拉伸力學(xué)性能如圖6所示.從圖中可以看出隨著B(niǎo)DO占總擴(kuò)鏈劑(BDO加GLY)的摩爾分?jǐn)?shù)xB從0增加到1，拉伸強(qiáng)度由原來(lái)的5.85 MPa下降到0.43 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率由原來(lái)的53%增加到145%.表明隨著B(niǎo)DO用量的減少，GLY用量增加，PU水凝膠樹(shù)脂中可交聯(lián)基團(tuán)數(shù)增加，交聯(lián)固化后交聯(lián)密度增加，導(dǎo)致鏈段運(yùn)動(dòng)受阻，材料表現(xiàn)出剛性增加，彈性下降.由于溶脹后的水凝膠的力學(xué)性能測(cè)試尚無(wú)標(biāo)準(zhǔn)，且其性能與其溶脹程度緊密相關(guān)，在此不做討論.

xB

2.4 PU水凝膠的溶脹性能研究

2.4.1 BDO/GLY組成對(duì)水凝膠溶脹性能的影響

分別將不同BDO/GLY組成的水凝膠干膜浸入到去離子水中，20 ℃恒溫水浴保溫，直至溶脹平衡，測(cè)得其溶脹比如圖7所示.

xB

從圖7中可以看出，隨著B(niǎo)DO用量增加，溶脹比增大.根據(jù)水凝膠吸水溶脹理論，聚合物吸水凝膠中大部分水為自由水，主要是靠高聚物的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用，將大量自由水儲(chǔ)存在聚合物網(wǎng)絡(luò)內(nèi)[14].隨著B(niǎo)DO用量的增加，體系中交聯(lián)點(diǎn)數(shù)量下降，交聯(lián)固化形成的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)變得疏松，使得PU水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有更大的自由體積可以容納更多的水分子，表現(xiàn)出溶脹比的增大.相反GLY用量增加，體系交聯(lián)密度增大，交聯(lián)點(diǎn)之間的有效鏈段變得更短，網(wǎng)絡(luò)中微孔結(jié)構(gòu)變小，大分子鏈的柔順性變差，從而限制了聚合物分子的運(yùn)動(dòng)和松弛[7]，能容納的自由水變少，表現(xiàn)為溶脹比的減小.以上表明PU水凝膠的吸水能力與形成水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中的交聯(lián)密度成反比.

2.4.2 溫度對(duì)水凝膠溶脹比的影響

以PUH3水凝膠為例探究溫度對(duì)水凝膠溶脹性能的影響.將制備好的水凝膠干膜分別浸入恒溫20 ℃, 40 ℃, 60 ℃和80 ℃的去離子水中.每間隔一定時(shí)間取出，計(jì)算溶脹比，直至溶脹平衡.不同溫度下溶脹比隨時(shí)間變化關(guān)系如圖8所示.

t/h

從圖8中可以看出，在溶脹初期水凝膠的吸水溶脹速度都比較快，隨后逐漸變慢，且溫度越高達(dá)到溶脹平衡所需時(shí)間就越少，80 ℃時(shí)溶脹2 h后就已基本達(dá)到平衡，而20 ℃溶脹8 h才基本達(dá)到平衡.隨著溫度從20 ℃升高到80 ℃，水凝膠的平衡溶脹比從370%左右下降到130%左右，表現(xiàn)出顯著的溫度敏感性.這是因?yàn)橐环矫嬷苽涞木郯滨ニz的親水性軟段PEG本身是熱敏型聚合物，PEG鏈中大量的氧原子可以通過(guò)氫鍵與H2O結(jié)合，而當(dāng)溫度升高時(shí)就會(huì)破壞這種氫鍵作用，親水性下降，因而當(dāng)溫度升高時(shí)表現(xiàn)出溶脹比下降.另一方面由于水凝膠吸水溶脹的過(guò)程是一個(gè)放熱的過(guò)程[ 15-16]，即ΔH﹤0；在溶脹過(guò)程中，高分子鏈段由卷曲變得伸展，是熵減小的過(guò)程，即ΔS﹤0.溶脹過(guò)程的ΔH是比較小的且受溫度影響較小，根據(jù)Gibbs自由能公式ΔG=ΔH-TΔS，溶脹平衡時(shí)ΔG= 0，ΔS=ΔH/T, 則隨著溫度的升高，ΔS是增大的，即高分子鏈段變得卷曲，體積收縮，表現(xiàn)出水凝膠的溶脹比減??；此外，溫度升高，水分子的布朗運(yùn)動(dòng)加劇，同時(shí)也削弱了水分子與聚合物中親水鏈段間的鍵合作用[17].綜上，這些因素導(dǎo)致了溫度升高，PU水凝膠的溶脹比減小，同時(shí)達(dá)到溶脹平衡所需要的時(shí)間也減少.以上表明制備的PU水凝膠表現(xiàn)出顯著的溫度敏感性，在藥物控釋方面有一定的潛在應(yīng)用價(jià)值.

2.4.3 離子強(qiáng)度對(duì)水凝膠溶脹比的影響

以PUH3水凝膠為例探究離子強(qiáng)度對(duì)水凝膠溶脹性能的影響.在20 ℃恒溫水浴下將制備好的水凝膠干膜分別浸入到1.00 mol/L，0.50 mol/L，0.10 mol/L，0.05 mol/L和0.01 mol/L的NaCl水溶液中.每間隔一定時(shí)間取出，計(jì)算溶脹比，直至溶脹平衡.不同NaCl濃度即不同離子強(qiáng)度下溶脹比隨時(shí)間變化關(guān)系如圖9所示.

t/h

當(dāng)NaCl濃度從0.01 mol/L升高到1 mol/L時(shí)， 溶脹比從350%下降至280%.溶脹比下降的原因，可能是PU水凝膠內(nèi)部的自由離子比外部的少，因而外部的滲透壓大于PU水凝膠內(nèi)部的滲透壓，使得PU水凝膠收縮，而隨著NaCl濃度的增大，離子強(qiáng)度增大，外部滲透壓增大，PU水凝膠的體積則隨NaCl濃度增大而收縮，表現(xiàn)出溶脹比下降.但相比較離子型的水凝膠，該水凝膠具有較好的離子強(qiáng)度穩(wěn)定性.

2.5 PU水凝膠的熱分析

選用PUH3水凝膠，在去離子水中20 ℃恒溫完全溶脹后，以5 ℃/min升溫至600 ℃，進(jìn)行了熱重分析.圖10是該樣品的TG和DTG曲線.

TG曲線顯示從20 ℃開(kāi)始樣品就不斷失重，由前面實(shí)驗(yàn)結(jié)果，溫度升高，水凝膠的溶脹比下降，水凝膠體積隨溫度升高而收縮，不斷將水凝膠網(wǎng)絡(luò)中自由水排出到表面，表面的水分受熱揮發(fā)出現(xiàn)失重.圖中DTG曲線在120～150 ℃，有2個(gè)接近的峰，第二個(gè)峰非常接近平臺(tái)區(qū).推測(cè)第一個(gè)峰是PU水凝膠中自由水的揮發(fā).第二個(gè)峰則是束縛水和結(jié)合水的揮發(fā)，在水凝膠中絕大部分水以自由水的形式存在，只有極少數(shù)水以束縛水和結(jié)合水的形式存在，要失去這一部分水需要更高的溫度，因此第二個(gè)峰更接近平臺(tái)區(qū).結(jié)合TG曲線在150 ℃后即第一個(gè)平臺(tái)區(qū)失重率達(dá)到約80%，與該P(yáng)U水凝膠在20 ℃恒溫去離子水中的平衡溶脹比370%相對(duì)應(yīng).在280～440 ℃發(fā)生的失重可能是該P(yáng)U水凝膠的降解， 440 ℃后TG曲線進(jìn)入平臺(tái)區(qū)，降解結(jié)束.由此可以得出制備的PU水凝膠具有較好的熱穩(wěn)定性和保水能力，基本滿足作為敷料的條件.

T/℃

2.6 藥物負(fù)載與釋放

綜合考慮水凝膠力學(xué)性能、溶脹性能，選擇PUH3水凝膠作為敷料載體，以硫酸慶大霉素(GS)為模擬藥物，初步研究其載藥、釋放性能.硫酸慶大霉素是一種氨基糖甙廣譜抗生素，對(duì)多種革蘭陰性菌及陽(yáng)性菌都具有殺菌和抑菌作用.

根據(jù)GS溶液載藥前后質(zhì)量濃度變化，計(jì)算該水凝膠載藥效率為31.94%.GS的釋放質(zhì)量濃度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖11所示.

從圖11中可以看出，溶脹在PU水凝膠中的GS是能夠在PBS緩沖溶液釋放出來(lái)的.在釋放的前3 h，釋放的速度比較快，在3～6 h釋放速度漸趨緩慢，直至最后維持不變，在6 h以后GS釋放濃度基本不變，表現(xiàn)出與PU水凝膠溶脹有相似的規(guī)律.這主要是因?yàn)獒尫诺某跗谒z中GS質(zhì)量濃度較大，而PBS緩沖溶液中GS質(zhì)量濃度很小，因此GS會(huì)在質(zhì)量濃度差的推動(dòng)下從水凝膠中擴(kuò)散到PBS緩沖溶液，開(kāi)始質(zhì)量濃度差比較大，推動(dòng)力大，GS的釋放速度較快，而隨著時(shí)間增長(zhǎng)，PBS緩沖溶液中GS質(zhì)量濃度不斷增大，質(zhì)量濃度差不斷減小，GS的釋放速度相應(yīng)變慢，最后達(dá)到平衡.由此也可得出，制備的PU水凝膠具有載藥并能夠在適當(dāng)條件下釋放藥物的能力，基本可以滿足作為敷料載藥方面的要求.

t/h

3 結(jié) 論

1) 采用丙酮預(yù)聚體法，以PEG2000為軟段，IPDI為硬段，BDO和GLY為擴(kuò)鏈劑，HEA為封端劑，成功制備了UV固化PU水凝膠樹(shù)脂水溶液，再經(jīng)紫外光固化交聯(lián)得到含水量約70%的水凝膠.

2) 對(duì)PU水凝膠的拉伸力學(xué)性能和溶脹性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明，當(dāng)BDO/GLY為1時(shí)，干膜拉伸強(qiáng)度為1.46 MPa，斷裂伸長(zhǎng)率為87%；溫度越高，水凝膠的SR越小，表現(xiàn)出顯著的溫度敏感性；此外，制備的PU水凝膠具有較好的離子強(qiáng)度穩(wěn)定性；通過(guò)對(duì)PU水凝膠熱重分析，表明制備的PU水凝膠具有較好的熱穩(wěn)定性.

3) 通過(guò)PUH3水凝膠的載藥及釋放實(shí)驗(yàn)，得出制備的PU水凝膠具有載藥，并能夠在適當(dāng)條件下釋放藥物的能力.

PU水凝膠是一種有著非常巨大應(yīng)用前景的生物醫(yī)用材料，但對(duì)其性能的全面評(píng)價(jià)還有待更進(jìn)一步的研究.

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Synthesis and Characterization of UV-curable Nonionic Polyurethane Hydrogel

DENG Jian-ru?, LONG Li, LUO Sai

(College of Chemistry and Chemical Engineering, Hunan Univ,Changsha, Hunan 410082, China)

A series of transparent UV-curable nonionic polyurethane (PU) hydrogel were prepared by the prepolymerization of polyethylene glycol 2000(PEG-2000), isophorone diisocyanate (IPDI), 2-hydroxyethyl acrylate (HEA), 1,4-butanediol (BDO) and glycerol (GLY). The influence of the proportion of BDO to GLY on swelling properties and tensile properties of PU hydrogel was studied. The effects of temperature and ionic strength on the swelling ratio (SR) of PU hydrogel were also investigated. The results indicated that whennBDO/nGLY=1, the tensile strength of PU hydrogel dry film reached 1.46 MPa, elongation was 87%, and SR was 370% in the deionized water at 20 ℃. Meanwhile, PU hydrogel showed strong temperature sensitivity and good stability to ionic strength. The release of the gentamycin sulfate from the swelling hydrogel in PBS buffer solution was eventually investigated to verify whether the obtained hydrogel can be used in drug delivery.

hydrogels; PU; UV-curable；polyethylene glycol;drug delivery

1674-2974(2016)12-0081-07

2015-12-15 作者簡(jiǎn)介：鄧劍如(1964-)，男，湖南長(zhǎng)沙人，湖南大學(xué)教授，博士生導(dǎo)師 ?通訊聯(lián)系人，E-mail:dengjianru@hnu.edu.cn

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