本發明屬于功能材料領域，提供了一種絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠及其制備方法。所述制備方法包括采用物理交聯劑將絲素蛋白和N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常溫下共交聯，并在交聯反應過程中嵌入三維光子晶體陣列。

一、項目分類

關鍵核心技術突破

二、技術分析

本發明屬于功能材料領域，提供了一種絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠及其制備方法。所述制備方法包括采用物理交聯劑將絲素蛋白和N?異丙基丙烯酰胺(NIPAM)在常溫下共交聯，并在交聯反應過程中嵌入三維光子晶體陣列。本發明提供的制備方法制備的光子晶體水凝膠具有良好的生物相容性、彈力性能、吸水性能，與皮膚之間具有良好的貼合性，緊貼皮膚表面不易脫落，還同時具有優良的壓力傳感性和溫敏性，可對溫度和壓力的變化產生顏色變化響應，實現壓力和溫度變化的裸眼觀測。

對溫度的響應：在35℃時觀察到的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠由原來的藍色局部變為紫色和紅色，結構色發生明顯改變，是由于水凝膠急速收縮導致陣列從密堆積結構變為不均勻的其他晶型狀態，導致結構色出現反常變化。因此，本發明提供的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的LCST在35℃附近。當溫度低于31℃時，光子晶體水凝膠的反射峰幾乎不發生移動；而當溫度到達31℃時，反射峰逐漸紅移；之后隨著溫度的升高，在34?35度之間，產生大幅度紅移。由上述試驗結果可知，絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠在34?35℃之間出現了相轉變。現有技術已知純NIPAM凝膠的LCST約為33℃。由于本發明提供的制備方法制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的LCST接近人體溫度，并且光子晶體水凝膠的相轉變溫度可通過添加鹽離子等方法進行調節。再加上光子晶體水凝膠具有良好的彈性和皮膚貼合性。因此，本發明提供的制備方法制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠可用作敷料裸眼檢測體溫，快速準確地判斷體溫是否正常。

對壓力的響應：將光子晶體水凝膠膜貼在物體表面，當物體表面有外加壓力存在時，光子晶體水凝膠膜會發生顏色的變化，可以用來裸眼識別外加壓力的大小。例如將光子晶體水凝膠膜貼在人體關節表面，當關節彎曲時，帶動水凝膠膜伸長，其中的光子晶體晶格間距變大，進而產生結構色的變化。光子晶體水凝膠膜的這一特性可應用于運動康復監測領域，監測關節的運動靈活性，裸眼觀察即可輕松獲取運動康復情況。

吸水性能評價：將制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的5mm膜放在干燥環境中失水，當其含水量降為最大含水量的50％時，光子晶體水凝膠的體積產生相應的縮小；將其放置于含水容器中浸泡30min后即可恢復到最大吸水量狀態。在經歷上述失水和吸水過程后，光子晶體水凝膠的各項性能保持穩定。由此可知，光子晶體水凝膠的吸水性能良好，且吸水、失水過程不會破壞其結構。又由于其與皮膚的貼合性很好，十分適合用作水溶性藥物載體材料。

酸堿穩定性評價：配制pH＝5 ,6 ,7 ,8 ,9的磷酸緩沖液，將實施例1制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的1mm膜分別置于上述緩沖溶液的培養皿中，10分鐘后用光纖光譜儀檢測其反射光譜。試驗結果顯示光子晶體水凝膠在上述緩沖液中反射峰均未發生移動。因此，光子晶體水凝膠在上述pH范圍內具有良好的酸堿穩定性和耐受性，不會隨外界pH變化產生收縮或溶脹，具有良好的環境適應性。

自修復性能評價：將實施例1制備的絲素蛋白?NIPAM光子晶體水凝膠的2mm膜用刻刀切開后，切口接觸放置在一起，放置24小時，觀察發現切口消失。因此，光子晶體水凝膠具有一定的自修復能力，利于增加使用壽命。檢驗自修復后的光子晶體水凝膠強度，將光子晶體水凝膠兩端固定并緩慢拉伸，拉伸30％時切口出現裂縫，50％時切口完全斷開。由此可知，光子晶體水凝膠具有一定程度的自修復性能，但是由于修復僅為物理相互作用力產生，因此不能承受較大的外力。