一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶及其制备和应用方法技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖‑海藻酸盐多孔凝胶及其制备和应用方法，该水凝胶具有多重网络结构，具有良好的机械性能、溶胀性能和降解性能。所述壳聚糖‑海藻酸盐多孔凝胶，按照质量份数，包括以下组分：壳聚糖：1～3份，海藻酸盐：1～3份，一价金属盐溶液：94～98份，壳聚糖的天然交联剂、海藻酸盐的离子交联剂、发泡剂，以及表面活性剂；一价金属盐溶液的质量浓度为0.01～0.5％；壳聚糖的天然交联剂的质量是壳聚糖质量的0.5～5％；海藻酸盐的离子交联剂为二价金属盐，二价金属盐质量是海藻酸盐质量的2～30％；发泡剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％；表面活性剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％。

A chitosan alginate gel and its preparation and application method

The invention discloses a chitosan alginate gel and its preparation and application method, the hydrogel has multiple network structure, has good mechanical properties, swelling properties and degradation properties. The alginate chitosan porous gel, according to the quality of the copies, comprises the following components: 1 to 3 parts: chitosan, alginate: 1 to 3 portions of the monovalent metal salt solution: 94 ~ 98, the natural crosslinking agent, chitosan alginate crosslinking agent, foaming agent, and surfactant; concentration of monovalent metal salt solution is 0.01 ~ 0.5%; the quality of natural crosslinking agent of chitosan is 0.5 ~ 5% the quality of chitosan alginate; ionic crosslinking agent two valent metal salt, two valent metal salt quality is alginate quality 2 ~ 30%; the quality of foaming agent is the total mass of the porous gel from 0.1 to 15%; the quality of the surfactant is a porous gel of total quality from 0.1 to 15%.

【技术实现步骤摘要】
一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶及其制备和应用方法
本专利技术属于高分子材料领域，具体来说，涉及一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶及其制备和应用方法。
技术介绍
水凝胶是在水中溶胀并保持大量的水分而又不溶解的聚合物。高分子水凝胶是由高分子骨架、水、交联剂组成的三维体系，具有复杂空间网状结构，有着广泛的应用。在医学领域：用作药物释放的载体，水凝胶兼备储存药物、控制释放速度、驱动释放三种功能，既能调节制剂的强度和硬度，又能起到促进分解、赋形的作用，还能遮蔽医药品的苦味和气味，可用于口服、鼻腔、口腔、直肠、眼部、注射等给药途径。用作伤口敷料，水凝胶材料直接用于与人体组织接触，可防止体外微生物的感染，抑制体液的损失，传输氧到伤口可加速上皮细胞生长，加速新微血管增生，隔绝细菌侵犯，抑制细菌繁殖，促进伤口的愈合。水凝胶因具有生物相容性、生物降解性、高含水量和细胞膜粘附性而应用于组织工程。近年来，随着医学技术的进步，对于由外伤、意外或者癌症所带来的器官或组织的损伤的修复技术得到了极大的提高，然而，器官或组织的移植仍然是被病人广泛接受的治疗方法。由于自体移植会给患者带来二次伤害和痛苦，异体移植有很多诸如排异、器官来源受限等问题，运用组织工程(Tissueengineering)的方法来减少病痛和排异给治疗带来了很大的希望。组织工程的方法主要是用可降解的三维(3-D)人工材料的结构来诱导病人自体细胞的生长，达到器官或组织再生的目的。当新的器官和组织完成再生后，人工材料也随着时间降解完毕。虽然对于不同的器官或组织需要不同形态特点的材料，但是这些3-D诱导材料却有一些共同的要求：(1)3-D材料要与被替代的组织具有相似性；(2)这些材料需要具备开孔的结构并且孔的尺寸要合适；(3)材料要有合适的机械性能使之可以维持预先设计的组织结构并且可以承受应用于原始组织的装载物；(4)材料需要时可降解的并且要具有合适的降解速率；(5)材料需要不会引起发炎症状或者可以减轻发炎症状。综上，具有可降解性、良好生物相容性和良好的机械性能的多孔水凝胶就是一种十分优良的组织工程3-D诱导材料。
技术实现思路
技术问题：本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶及其制备和应用方法，该水凝胶具有多重网络的结构，具有良好的机械性能、溶胀性能和降解性能，使得其在组织工程支架中具有很好的应用。技术方案：为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：第一方面，本专利技术实施例提供一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，该多孔凝胶按照质量份数，包括以下组分：壳聚糖：1～3份，海藻酸盐：1～3份，一价金属盐溶液：94～98份，壳聚糖的天然交联剂、海藻酸盐的离子交联剂、发泡剂，以及表面活性剂；一价金属盐溶液的质量浓度为0.01～0.5％；所述壳聚糖的天然交联剂的质量是所述壳聚糖质量的0.5～5％；所述海藻酸盐的离子交联剂为二价金属盐，所述二价金属盐质量是所述海藻酸盐质量的2～30％；所述发泡剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％；所述表面活性剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％。结合第一方面，作为第一种可能实施方案，所述的壳聚糖的天然交联剂为京尼平。结合第一方面，作为第二种可能实施方案，所述的二价金属盐为钙盐、锶盐或者钡盐，且金属盐具有可溶性或者微溶性。结合第一方面，作为第三种可能实施方案，所述的发泡剂是碳酸盐或者酸式碳酸盐。结合第一方面，作为第四种可能实施方案，所述的表面活性剂为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或者非离子表面活性剂。结合第一方面，作为第五种可能实施方案，所述的一价金属盐溶液为氯化钠溶液或者氯化钾溶液。结合第一方面，作为第六种可能实施方案，所述的多孔凝胶中形成三重网络，分别为壳聚糖和壳聚糖的天然交联剂形成的共价交联网络，海藻酸盐和海藻酸盐的离子交联剂之间形成的离子交联网络，以及壳聚糖上的-NH2和海藻酸钠上的-COOH之间的相互作用形成的第三重网路。第二方面，本专利技术实施例提供一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：步骤10)将质量份数为1～3份的壳聚糖加入47～49份的一价金属盐的乙酸溶液中，搅拌均匀，使壳聚糖完全溶解，形成壳聚糖溶液；将质量份数为1～3份的海藻酸盐加入47～49份的一价金属盐溶液中，搅拌均匀，使海藻酸盐完全溶解，形成海藻酸盐液溶；步骤20)搅拌海藻酸盐溶液，向海藻酸盐溶液中加入壳聚糖的天然交联剂，表面活性剂，然后加入发泡剂、壳聚糖溶液，最后加入海藻酸钠的离子交联剂，搅拌1～15min，加冰袋冷却超声1～60min，随后用封口膜封装，形成均匀的发泡体系；步骤30)将步骤20)形成的发泡体系于15～60℃水浴培养4～48h，得到壳聚糖-海藻酸钠多孔凝胶。结合第二方面，作为第一种可能实施方案，所述一价金属盐溶液的质量浓度为0.01～0.5％；所述壳聚糖的天然交联剂的质量是所述壳聚糖质量的0.5～5％；所述海藻酸盐的离子交联剂为二价金属盐，所述二价金属盐质量是所述海藻酸盐质量的2～30％；所述发泡剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％；所述表面活性剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％。第三方面，本专利技术实施例提供一种所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶作为生物医用材料的应用。有益效果：与现有技术相比，本专利技术所制备出的壳聚糖海藻酸钠的多孔凝胶，具有良好的机械性能。与单一的海藻酸盐的水凝胶或者单独的壳聚糖水凝胶相比，本专利技术所制备出的多孔凝胶在机械性能上有很大的提高。本专利技术制备的壳聚糖海藻酸钠多孔凝胶，具有强于壳聚糖水凝胶、海藻酸钠水凝胶的强度，同时又具有多孔结构，此外还具有良好的溶胀和降解性能。因此，本专利技术的多孔凝胶可以在组织工程支架方面将具有良好的应用。附图说明图1是本专利技术中所制备的多孔凝胶中形成的三重互穿网络的结构图示意图；图2是本专利技术实施例1-6所制备的凝胶的多孔结构显微镜图；图3是本专利技术实施例1-6所制备的凝胶进行机械性能测试的线条图；图4是本专利技术实施例1以及对比例所制备的多孔凝胶在不同pH下的溶胀性能图；图5是本专利技术实施例1以及对比例所制备的多孔凝胶在pH7.4下的降解性能图。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术作进一步的描述，以便本领域的技术人员进一步理解本专利技术，但以下实施例并不以任何形式限制本专利技术。本专利技术实施例的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，按照质量份数，包括以下组分：壳聚糖：1～3份，海藻酸盐：1～3份，一价金属盐溶液：94～98份，壳聚糖的天然交联剂、海藻酸盐的离子交联剂、发泡剂，以及表面活性剂；一价金属盐溶液的质量浓度为0.01～0.5％；所述壳聚糖的天然交联剂的质量是所述壳聚糖质量的0.5～5％；所述海藻酸盐的离子交联剂为二价金属盐，所述二价金属盐质量是所述海藻酸盐质量的2～30％；所述发泡剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％；所述表面活性剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％。上述实施例中，作为优选，所述的壳聚糖的天然交联剂为京尼平(genipin)。所述的二价金属盐为钙盐、锶盐或者钡盐，且金属盐具有可溶性或者微溶性。可溶性的钙盐、锶盐、钡盐，通过离子交联海藻酸钠结构中的G段或MG段形成交联网络；微溶性的钙盐、锶盐、钡盐，由于已溶解出的部分离子与海藻酸钠发生交联，从而促进微溶性盐在水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖‑海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，该多孔凝胶按照质量份数，包括以下组分：壳聚糖：1～3份，海藻酸盐：1～3份，一价金属盐溶液：94～98份，壳聚糖的天然交联剂、海藻酸盐的离子交联剂、发泡剂，以及表面活性剂；一价金属盐溶液的质量浓度为0.01～0.5％；所述壳聚糖的天然交联剂的质量是所述壳聚糖质量的0.5～5％；所述海藻酸盐的离子交联剂为二价金属盐，所述二价金属盐质量是所述海藻酸盐质量的2～30％；所述发泡剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％；所述表面活性剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，该多孔凝胶按照质量份数，包括以下组分：壳聚糖：1～3份，海藻酸盐：1～3份，一价金属盐溶液：94～98份，壳聚糖的天然交联剂、海藻酸盐的离子交联剂、发泡剂，以及表面活性剂；一价金属盐溶液的质量浓度为0.01～0.5％；所述壳聚糖的天然交联剂的质量是所述壳聚糖质量的0.5～5％；所述海藻酸盐的离子交联剂为二价金属盐，所述二价金属盐质量是所述海藻酸盐质量的2～30％；所述发泡剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％；所述表面活性剂的质量是多孔凝胶总质量的0.1～15％。2.按照权利要求1所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，所述的壳聚糖的天然交联剂为京尼平。3.按照权利要求1所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，所述的二价金属盐为钙盐、锶盐或者钡盐，且金属盐具有可溶性或者微溶性。4.按照权利要求1所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，所述的发泡剂是碳酸盐或者酸式碳酸盐。5.按照权利要求1中所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，所述的表面活性剂为阳离子型表面活性剂、阴离子型表面活性剂或者非离子表面活性剂。6.按照权利要求1中所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，所述的一价金属盐溶液为氯化钠溶液或者氯化钾溶液。7.按照权利要求1中所述的壳聚糖-海藻酸盐多孔凝胶，其特征在于，所述的多孔凝胶中形成三重网络，分别为壳聚糖和壳聚糖的天然交联剂形成的共价交联网络，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜勇，李艳丽，陆瞿亮，李慧，朱曼利，
申请(专利权)人：东南大学成贤学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32