Page 120 - 《精细化工》2021年第3期

·540· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

由聚氨酯制备所得的水凝胶是目前研究较多的 限公司；羧甲基壳聚糖（CMCh，羧甲基取代度>
医用水凝胶之一，其具有良好的机械性能和生物相 60%）、丙烯酸羟乙酯（HEA）、丙烯酰胺（AM）、
[1]
容性，因而被广泛用于生物医学领域 。聚氨酯基 N,N′-亚甲基双丙烯酰胺（MBA），化学纯，上海阿
水凝胶能吸收和保留创面渗出物且具有良好的力学 拉丁生化科技股份有限公司；革兰氏阴性菌大肠杆菌
性能和生物相容性，将其作为伤口敷料具有一定的 （E.coil）、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌（S.aureus），
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应用前景 。常用大分子通过物理、化学交联或者 上海复祥生物科技有限公司；营养肉汤，BR，上海
互穿网络（IPN）技术与聚氨酯结合制备聚氨酯水凝 博微生物科技有限公司；琼脂，AR，上海麦克林生
胶，改善其溶胀性能，生物降解性，生物相容性及 化科技有限公司；DMEM 高糖培养基，BR，南京茂
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机械性能 。 捷微生物科技有限公司；葡萄糖-柠檬酸血液（ACD
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目前，与聚氨酯结合的大分子有聚丙烯酰胺 、 全血），南京茂捷微生物科技有限公司。
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聚（N-异丙基丙烯酰胺） 、天然高分子 、石墨烯 [7] WDW-5 型微机控制电子万能测试机，济南天辰
等。壳聚糖（CS）作为一种天然高分子，具有良好 试验机制造有限公司；Nexus870 型傅里叶变换红外
的生物可降解性，生物相容性，抑菌性，使其得到 光谱仪，美国 Nicolet 公司；5-3400N 型扫描电子显
了更多的关注。羧甲基壳聚糖（CMCh）作为 CS 衍 微镜、UV-3600 型紫外可见分光光度计，日本日立
生物，表面富含氨基和羟基且具有良好的亲水性和 公司。
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保水性，解决了 CS 不溶于水的应用限制 。LIU 1.2 DPU 的合成
[9]
等 将氧化羟乙基淀粉和 CMCh 通过注射器混合， N 2 气氛下，将 15 g PEG 和 15 g PPG 真空脱水
制备了具有良好生物降解性和生物相容性的水凝 后，与 20 g IPDI 一起加入到三口烧瓶中，升温至
胶。LIN 等 [10] 通过席夫碱反应以乙二醛为改性剂合 90 ℃反应 3 h。降温至 50 ℃后，加入 1.84 g DMPA，
成了含有醛基的水性聚氨酯，将其和乙二醇壳聚糖 3.8 g DDBA 和 2.48 g BDO 和适量丙酮，升温至 80 ℃
混合制备了具有出色自愈特性和良好细胞增殖能力 反应 1 h。降温至 50 ℃后同时加入 T-9 催化剂
的可生物降解水凝胶。然而，由席夫碱形成的水凝 0.04 g 和 T-12 催化剂 0.06 g，升温至 70 ℃反应
胶机械性能和稳定性较差 [11-12] ，若是引入聚氨酯/聚 4 h。降温至 50 ℃后加 1.5 g HEA，升温至 60 ℃反
丙烯酰胺体系可以使水凝胶获得更好的力学性能和 应 2 h，得到含有醛基的聚氨酯预聚体。降温至 50 ℃
稳定性 [13] 。通常，芳香族醛形成的席夫碱的稳定性 后加入 1.89 mL TEA 中和羧基，搅拌成盐，加水乳
强 [14] ，由苯甲醛衍生物与 CMCh 形成的席夫碱具有 化 10 min 后得到 DPU 乳液。
比 CMCh 更好的抗菌性 [15] 。目前，将苯甲醛衍生物 1.3 DPU-Ch 水凝胶的合成
引入水性聚氨酯并与 CMCh 形成席夫碱鲜有报道。 取上述 DPU 乳液 20 mL 加入到三口烧瓶中，在
本文合成了含有醛基的水性聚氨酯（DPU），利 高速分散下分别加入 10 mL（CMCh 分别为 DPU 固
用 CMCh 与醛基在温和条件下形成 CMCh 席夫碱， 体质量的 0、2%、4%、6%）CMCh 水溶液，45 ℃
再通过自由基聚合法与丙烯酰胺反应制备了聚氨 下搅拌 1 h。倒入烧杯中并加入 4 g AM， 0.015 g MBA
酯-羧甲基壳聚糖（DPU-Ch）水凝胶，探究了 DPU-Ch 和 0.02 g KPS，超声分散 30 min 混合均匀后 70 ℃
水凝胶微观结构、力学性能、溶胀保水性能、细胞 水浴 4 h，制备一系列 DPU-Ch 水凝胶，将加入 CMCh
相容性及抗菌性能。 质量为 DPU 树脂固含量 0、2%、4%、6%制备的水
凝胶分别命名为 DPU-Ch0、DPU-Ch2%、DPU-Ch4%
1 实验部分
和 DPU-Ch6%。合成配方见表 1。

1.1 试剂与仪器 表 1 DPU-Ch 水凝胶的合成配方
异佛尔酮二异氰酸酯（IPDI），工业级，德国拜 Table 1 Synthetic formula of DPU-Ch hydrogel
耳公司；聚 1,2-丙二醇（PPG，M n =2000），工业级， 样品 DPU/mL CMCh/g AM/g MBA/g KPS/g
高桥石化公司化工三厂；聚乙二醇（PEG，M n =2000）， DPU-Ch0 20 0 4 0.015 0.02
工业级，上海东大化学有限公司；三乙胺（TEA）， DPU-Ch2% 20 0.09 4 0.015 0.02
化学纯，上海宁新化工试剂厂；二月桂酸二丁基锡 DPU-Ch4% 20 0.18 4 0.015 0.02
（T-12）、辛酸亚锡（T-9），工业级，百灵威科技有
DPU-Ch6% 20 0.28 4 0.015 0.02
限公司；二羟甲基丙酸（DMPA），工业级，瑞士柏
注：CMCh 质量按照 DPU 固体质量的 0、2%、4%、6%添
斯托公司；2,4-二羟基苯甲醛（DDBA）、1,4-丁二醇 加，DPU 固含量为 23%，采用 GB1725—1979 [16] 的测试方法测
（BDO）、过硫酸钾（KPS），化学纯，国药试剂有 量 DPU 乳液固含量。