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3D打印MOFs粒子网络水凝胶及制备方法和应用与水凝胶湿滑半月板替代物及制备方法

专利摘要

本发明提供了一种3D打印MOFs粒子网络水凝胶及制备方法和应用与水凝胶湿滑半月板替代物及制备方法，涉及水凝胶材料、3D打印制造和医疗器械技术领域。本发明将聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素钠和MOFs有机配体混合，将所得水凝胶墨水进行直书写3D打印，得到含MOFs有机配体的3D打印水凝胶结构；将所述3D打印水凝胶结构依次进行冷冻和解冻，然后在金属盐有机溶液中浸泡后进行水交换平衡，得到3D打印MOFs粒子网络水凝胶。本发明制备得到的3D打印MOFs粒子网络水凝胶兼具优异的机械性能、亲水性、耐溶胀性、润滑性以及高的打印精度，用于制备半月板替代物，能得到兼具高承载和水润滑性能的水凝胶湿滑半月板替代物。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202211269778.3
申请日期:
2022-10-18
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所 ; 烟台先进材料与绿色制造山东省实验室
分类号:
C08J3/075 ; C08L29/04 ; C08L1/28 ; C08L87/00 ; A61L27/44 ; A61L27/50 ; A61L27/52 ; B33Y70/00
发明/设计人:
蒋盼，胡海媛，刘德胜，鲁耀钟，王晓龙，周峰，刘维民
权利要求: 1.一种3D打印MOFs粒子网络水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将聚乙烯醇水溶液、羧甲基纤维素钠和MOFs有机配体混合，得到水凝胶墨水；将所述水凝胶墨水进行直书写3D打印，得到含MOFs有机配体的3D打印水凝胶结构；将所述含MOFs有机配体的3D打印水凝胶结构依次进行冷冻和解冻，得到3D打印水凝胶增强结构；将所述3D打印水凝胶增强结构在金属盐有机溶液中浸泡后进行水交换平衡，得到所述3D打印MOFs粒子网络水凝胶。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液中聚乙烯醇的数均分子量为77000～146000，所述聚乙烯醇水溶液的质量浓度为10.0～15.0％；所述羧甲基纤维素钠的粘度为5000～15000mPa.s，所述羧甲基纤维素钠的质量为聚乙烯醇水溶液质量的3～5％；所述MOFs有机配体包括2-甲基咪唑、4-吡唑甲酸、苯六甲酸和苯并咪唑中的一种或几种；所述MOFs有机配体与聚乙烯醇水溶液的用量比为0.25～1.0mol：1L。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述直书写3D打印的打印参数包括：打印速度为3～5mm/s；墨水挤出压力为0.2～0.5MPa；打印平台温度为-5～20℃。4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述冷冻的温度为-20～-15℃，所述解冻的温度为室温；所述冷冻和解冻循环进行，以依次进行一次冷冻和一次解冻为一次操作，所述操作的总次数为5～10次，单次冷冻的时间为5～10h，单次解冻的时间为5～10h。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐有机溶液中的金属盐包括硝酸锌、硝酸钴、硝酸铜、硝酸铕和硝酸铽中的一种或几种，所述金属盐有机溶液的溶剂为甲醇，所述金属盐有机溶液的浓度为0.01～0.1mol/L；所述浸泡的时间为24～96h；所述水交换平衡的时间为24～96h。6.权利要求1～5任意一项所述制备方法制备得到的3D打印MOFs粒子网络水凝胶，包括水凝胶基体和填充在所述水凝胶基体网络结构中的MOFs纳米粒子。7.权利要求6所述3D打印MOFs粒子网络水凝胶在制备水凝胶湿滑半月板替代物中的应用。8.一种水凝胶湿滑半月板替代物的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供具有半月板形状的水凝胶；所述水凝胶为权利要求6所述3D打印MOFs粒子网络水凝胶；将聚乙烯醇水溶液和聚乙烯吡咯烷酮混合，得到水凝胶填充物；将所述具有半月板形状的水凝胶在水凝胶填充物中进行浸泡，将浸泡后的水凝胶依次进行冷冻和解冻，得到所述水凝胶湿滑半月板替代物。9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于，所述水凝胶填充物中聚乙烯醇的质量含量为10～15％，聚乙烯吡咯烷酮的质量含量为1～5％；所述浸泡的时间为5～10h；所述冷冻的温度为-20～-15℃，所述解冻的温度为室温；所述冷冻和解冻循环进行，以依次进行一次冷冻和一次解冻为一次操作，所述操作的总次数为5～10次，单次冷冻的时间为5～10h，单次解冻的时间为5～10h。10.权利要求8或9所述制备方法制备得到的水凝胶湿滑半月板替代物。