自愈性缓释型胶原-NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶的制备及性能研究

自愈性缓释型胶原-NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶的制备及性能研究

摘要：本研究旨在制备一种具有自愈性和缓释性能的胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶，并研究其性能。首先，通过溶胶-凝胶法制备了NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒，然后将其与胶原通过交联反应制备胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶。最后，通过扫描电子显微镜（SEM）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）和透射电子显微镜（TEM）对复合水凝胶进行形貌、结构和组成的表征。结果显示，制备的胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶具有均匀的微观结构和高度的孔隙度。然后，通过扩散实验和动态流变学测试评估了复合水凝胶的缓释特性和自愈性能。研究结果表明，胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶具有较高的缓释性能，能够持续释放活性物质，并具有良好的自愈性能。本研究为设计制备具有双重功能的水凝胶材料提供了一种新的策略。

关键词：自愈性；缓释性；胶原；NH2-MIL-101（Fe）；复合水凝胶

1.引言

水凝胶是一种具有多孔结构和高度的吸水性能的材料，广泛应用于组织工程、药物传递和创伤治疗等领域[1]。然而，传统的水凝胶材料在使用过程中存在一些问题，如易破裂、难以修复等。因此，发展一种具有自愈性能的水凝胶材料具有重要意义。同时，将控释功能与自愈能力相结合的水凝胶材料，能够实现药物持续释放和组织修复的协同作用，具有广阔的应用前景。

2.实验部分

2.1材料制备

2.1.1NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒的制备

通过溶胶-凝胶法制备NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒。首先，在300mL的乙二醇中加入150mL的去离子水，并搅拌均匀形成乙二醇/水混合溶液A。然后，在100mL的去离子水中加入50mL的三氯化铁(FeCl3)和50mL的NH2-MIL-101液体荧光储存着，并搅拌均匀形成溶液B。将溶液A缓慢加入溶液B中，并继续搅拌反应6小时，形成NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒。最后，将纳米颗粒用离心机离心并用去离子水洗涤，然后干燥得到NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒[2]。

2.1.2胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶的制备

将胶原与NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒通过交联反应制备胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶。首先，在50mL去离子水中加入2.5g的胶原，并用搅拌器搅拌溶解形成溶液C。然后，将溶液C分别与不同质量分数的NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒混合，并在180°C下反应1小时，形成胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶。最后，将复合水凝胶用去离子水洗涤并干燥得到最终产物。

2.2性能测试

2.2.1形貌表征

通过扫描电子显微镜（SEM）观察和分析复合水凝胶的形貌。

2.2.2结构表征

通过傅里叶变换红外光谱（FTIR）和X射线衍射（XRD）对复合水凝胶的结构进行表征。

2.2.3自愈性能评估

采用切割和压扁两种方式对复合水凝胶的自愈性能进行评估。

2.2.4缓释性能评估

通过扩散实验和动态流变学测试评估复合水凝胶的缓释性能。

3.结果与讨论

3.1形貌与结构表征

通过SEM观察到胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶具有均匀的微观结构和高度的孔隙度。通过FTIR和XRD分析得到复合水凝胶的结构与胶原和NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒的结构相似。

3.2自愈性能评估

切割和压扁实验证明，胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶具有良好的自愈性能，能够自我修复切割和压扁表面形成的损伤。

3.3缓释性能评估

扩散实验和动态流变学测试结果表明，胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶具有较高的缓释性能，能够持续释放活性物质。

4.结论

本研究成功制备了一种具有自愈性和缓释性能的胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶，并对其进行了性能研究。结果表明，复合水凝胶具有均匀的微观结构和高度的孔隙度，具有良好的自愈性能和缓释性能。该研究为设计制备具有双重功能的水凝胶材料提供了一种新的策略，并为相关领域的研究和应用提供了一定的参考。

本研究成功制备了具有自愈性和缓释性能的胶原/NH2-MIL-101（Fe）复合水凝胶，并对其进行了性能评估。通过SEM观察和结构分析发现，复合水凝胶具有均匀的微观结构和高度的孔隙度，并与胶原和NH2-MIL-101（Fe）纳米颗粒的结构相似。切割和压扁实验证明，复合水凝胶具有良好的自愈性能，能够自我修复损伤。扩散实验和动态流变