本發明涉及一種基于酶促反應調控動力學穩定的高分子材料臨時修復的方法。本發明中臨時修復的方法，是將生物酶及可逆共價鍵或超分子相互作用同時引入高分子材料，當高分子材料因受到外力發生斷裂時，在高分子材料斷裂面涂抹修復液，修復液中的成分通過觸發高分子材料內的生化反應或改變高分子材料所在的物理化學環境來實現高分子材料在結構及性能方面的修復。本發明中基于酶促反應調控動力學穩定高分子材料臨時修復的方法可按需修復，修復前可保證高分子材料的動力學穩定性，在高分子材料斷裂后再進行修復，而且對于高分子材料的臨時修復，足以修復材料的缺陷并恢復材料的性能。

技術領域

本發明涉及一種基于酶促反應調控動力學穩定的高分子材料臨時修復的方法，屬于高分子材料技術領域。

背景技術

自R.P.Wool首次發現變形聚合物的再生現象以來，自修復材料的研究和發展已有40多年的歷史。各種可逆共價鍵和超分子相互作用被用來構建本征型自修復材料，以延長壽命和提高可靠性。自發的本征型自修復發生在動力學不穩定的系統中，由于簡單且有效的修復過程而被廣泛接受。不容忽視的事實是，這種不穩定性可能會導致材料出現不希望的合并現象，對材料的動力學穩定性造成不良影響。如何平衡材料的動力學穩定性和本征型自修復能力是一個關鍵問題。科學家們利用外部干預手段，如加熱和光照，暫時激活材料在微米級厚度下的化學穩定性和/或物理流動性，使這個問題在薄膜/涂料中得到了解決。然而，由于光在材料中傳播和熱傳導的能量衰減，這種干預方法對于修復體相材料的內部效率較低。

生命體從分子水平(如DNA修復)到宏觀水平(如皮膚小傷口的愈合)均存在自修復過程，而酶在損傷生命體的修復中起著極其重要的作用。受大自然的啟發，人們設計了許多利用酶促反應促進高分子材料自修復的系統。2014年，劉俊秋教授團隊制備了一種含有牛血清蛋白、戊二醛、葡萄糖氧化酶及過氧化氫酶的可修復水凝膠，受損的水凝膠在葡萄糖的刺激下能夠加快機械性能的修復。利用酶促反應促進材料的修復，可有效延長材料的使用壽命，提高材料安全性，減少廢棄物，具有重要的科學意義和實用價值。但到目前為止，還缺乏一種賦予動力學穩定的高分子材料本征自修復能力的方法，這嚴重制約了自修復材料的實際應用。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種基于酶促反應調控動力學穩定的高分子材料臨時修復的方法，該方法利用酶促反應調控具有高度動力學穩定性的高分子材料的臨時修復性能，不僅修復高分子材料的結構，還能修復高分子材料的穩定性。

術語說明：

4A-PEG-His：組氨酸修飾的4-臂聚乙二醇；

PAM-co-PDAAM：丙烯酰胺(AM)和雙丙酮丙烯酰胺(DAAM)的共聚物；

ADH：己二酸二酰肼；

PAA：聚丙烯酸；

PEO：聚環氧乙烷；

室溫：具有本技術領域公知的含義，一般是指25±2℃。

本發明的技術方案如下：

一種基于酶促反應調控動力學穩定的高分子材料臨時修復的方法，所述方法為：

將生物酶及可逆共價鍵或超分子相互作用同時引入高分子材料，當高分子材料因受到外力發生斷裂時，在高分子材料斷裂面涂抹修復液，修復液中的成分通過觸發高分子材料內的生化反應或改變高分子材料所在的物理化學環境來實現高分子材料在結構及性能方面的修復。

根據本發明優選的，所述生物酶為葡萄糖氧化酶、脲酶、酯酶、過氧化氫酶、谷胱甘肽還原酶、或淀粉酶。

根據本發明優選的，所述高分子材料均具有高度的動力學穩定性以及可逆共價鍵或超分子相互作用力；進一步優選的，所述高分子材料為Co³⁺-4A-PEG-His、PAM-co-PDAAM和ADH、或聚環氧乙烷-聚丙烯酸-碳酸鈣(PEO-PAA-CaCO₃)。