纳米甲壳素-PVA水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术提供了一种纳米甲壳素‑PVA水凝胶及其制备方法和应用，涉及生物医用材料技术领域。纳米甲壳素‑PVA水凝胶的制备方法包括如下步骤：(a)将纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合，发生物理交联反应，得到物理交联反应后的混合分散液；(b)向物理交联反应后的混合分散液中加入交联剂，发生化学交联反应，得到纳米甲壳素‑PVA水凝胶。本发明专利技术提供的纳米甲壳素‑PVA水凝胶的制备方法采用纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合，发生物理交联反应，再将物理交联反应后的混合分散液与交联剂混合，发生化学交联反应，得到纳米甲壳素‑PVA水凝胶，制备过程简单，成本低，能耗小，实现了生产的可持续发展。

Nano-chitin-PVA hydrogel and its preparation method and Application

The invention provides a nano-chitin PVA hydrogel, a preparation method and application thereof, and relates to the technical field of biomedical materials. The preparation method of nano-chitin-PVA hydrogel includes the following steps: (a) mixing nano-chitin dispersion solution with polyvinyl alcohol solution, physical cross-linking reaction occurs, and the mixed dispersion after physical cross-linking reaction is obtained; (b) adding cross-linking agent to the mixed dispersion after physical cross-linking reaction, chemical cross-linking reaction occurs, and nano-chitin-PVA hydrogel is obtained. The preparation method of nano-chitin PVA hydrogel provided by the invention adopts nano-chitin dispersion solution mixed with polyvinyl alcohol solution to produce physical cross-linking reaction, and then mixes the mixed dispersion solution after physical cross-linking reaction with cross-linking agent to produce nano-chitin PVA hydrogel. The preparation process is simple, the cost is low, and the energy consumption is low, thus realizing the feasibility of production. Sustainable development.

【技术实现步骤摘要】
纳米甲壳素-PVA水凝胶及其制备方法和应用
本专利技术涉及生物医用材料
，尤其是涉及一种纳米甲壳素-PVA水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
水凝胶是一类具有三维交联网络结构，能够吸收并保持大量水分，而又不溶于水的功能高分子材料。水凝胶自身的特殊结构使其同时具备固体和液体的性质，即力学上表现出类固体性质，而在热力学上则表现出类液体行为。水凝胶因其具有低成本、多孔性、较高力学强度、光学透明性、生物可降解性、高溶胀率、生物相容性和刺激响应性等特性，被广泛应用于食品、化妆品、医药卫生、农业和环保等领域，已然成为研究的热点。甲壳素是自然界生物合成量仅次于纤维素的天然高分子，其主要来源是甲壳纲动物如虾、蟹的外壳和某些菌类、藻类的细胞壁，分子结构是由2-乙酰氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄聚糖和2-氨基-2-脱氧-D-吡喃葡萄聚糖以β-1、4糖苷键连接而成的二元线型聚合物，是自然界唯一大量存在的碱性阳离子聚多糖。甲壳素具有良好的生理相容性和生物可降解性，是一类重要的生物医用材料。目前，现有的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备过程复杂，成本高，能耗大，无法可持续发展，制备得到的纳米甲壳素-PVA水凝胶孔隙不均匀，力学性能差，对药物的传递性差。有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
本专利技术的第一目的在于提供一种纳米甲壳素-PVA水凝胶及其制备方法，以缓解现有技术中存在的制备过程复杂，成本高，能耗大，无法可持续发展等技术问题。本专利技术提供的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，包括如下步骤：(a)将纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合，发生物理交联反应，得到物理交联反应后的混合分散液；(b)向物理交联反应后的混合分散液中加入交联剂，发生化学交联反应，得到纳米甲壳素-PVA水凝胶。进一步的，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素与聚乙烯醇的质量比为(1～9)：(1～9)；优选为(1.5～8.5)：(1.5～8.5)；进一步优选为5：5。进一步的，所述步骤(b)中，所述交联剂包括戊二醛、NN-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠或二烯砜中的至少一种；优选的，所述交联剂为戊二醛；进一步优选的，所述交联剂为戊二醛水溶液，所述戊二醛水溶液的质量浓度为0.1～0.5％；更进一步优选的，所述戊二醛水溶液的质量浓度为0.2～0.5％。进一步的，所述步骤(a)中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为5～10％；优选为6～10％；进一步优选为6～9％；和/或，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合的温度为70～90℃；优选为75～90℃；进一步优选为75～85℃；和/或，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素分散液的质量浓度为1％～2％；优选为1～1.8％；进一步优选为1.2～1.8％。进一步的，还包括步骤(c)：将纳米甲壳素-PVA水凝胶重复冷冻-融化；优选的，所述步骤(c)中，所述冷冻的温度为-10℃～-20℃；进一步优选的，所述冷冻的温度为-10℃～-18℃；更进一步优选的，所述冷冻的温度为-12℃～-18℃。进一步的，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素分散液的制备包括对甲壳素原料进行预处理、脱乙酰处理、质子化处理和匀质；优选的，所述甲壳素原料包括虾壳或蟹壳中的至少一种。进一步的，所述去蛋白包括：将甲壳素原料与碱溶液混合去除残余蛋白，然后用去离子水洗至中性；优选的，所述碱溶液的浓度为0.5～1mol/L；进一步优选的，所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液中的至少一种；和/或，所述去矿物质包括：将去蛋白后的甲壳素与无机酸混合去矿物质，然后用去离子水洗至中性；优选的，所述无机酸的浓度为0.5～1mol/L；进一步优选的，所述无机酸包括盐酸、硫酸或醋酸中的至少一种；和/或，所述漂白包括：将去矿物质后的甲壳素与漂白剂混合漂白；优选的，所述漂白剂的浓度为0.5～1mol/L；进一步优选的，所述漂白剂包括亚氯酸钠或亚氯酸钙中的至少一种；和/或，所述脱乙酰处理包括：将预处理后的甲壳素用碱溶液在70～90℃进行脱乙酰反应；优选的，所述碱溶液的质量浓度为20～40％，进一步优选的，所述碱溶液包括氢氧化钠溶液、氢氧化钾溶液或氢氧化钙溶液中的至少一种；和/或，所述质子化处理的pH为3～4；优选的，所述pH为3.5～4；进一步优选的，所述质子酸包括醋酸、叶酸、葡萄糖酸、草酸、赖氨酸、亚麻酸、柠檬酸、天冬氨酸、核苷酸、衣康酸、丙二酸或琉拍酸中的至少一种。进一步的，所述步骤(b)中，所述混合分散液的pH为1～1.5；优选的，所述pH为1～1.2。本专利技术的第二目的在于提供一种纳米甲壳素-PVA水凝胶，该水凝胶孔隙均匀，力学性能优异。本专利技术提供的纳米甲壳素-PVA水凝胶由上述制备方法制备得到。本专利技术的第三目的在于提供一种纳米甲壳素-PVA水凝胶在制备释放蛋白类药物中的应用，该纳米甲壳素-PVA水凝胶对载入水凝胶中的药物具有良好的递送效果，并且缓释效果佳。本专利技术提供的纳米甲壳素-PVA水凝胶在制备释放蛋白类药物中的应用；优选的，所述蛋白类药物为葡萄糖氧化酶类药物、胰岛素类药物、干扰素类药物类药物、胶原蛋白类药物、肝素类药物、过氧化物歧化酶类药物、组织生长因子类药物或牛血清蛋白类药物的至少一种。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法采用纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合，发生物理交联反应，再将物理交联反应后的混合分散液与交联剂混合，发生化学交联反应，得到纳米甲壳素-PVA水凝胶，制备过程简单，成本低，能耗小，实现了生产的可持续发展。本专利技术提供的纳米甲壳素-PVA水凝胶孔隙均匀，力学性能优异。本专利技术提供的纳米甲壳素-PVA水凝胶对载入水凝胶中的蛋白类药物具有良好的递送效果，并且缓释效果佳，制备得到的蛋白类缓释药物能够延长药物的作用时间，显著增加药物的释放周期，减少对人体的副作用，药物的释放率高，药物利用率高。附图说明为了更清楚地说明本专利技术具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是纳米甲壳素分散液的AFM图；图2是90％PVA/10％纳米甲壳素-PVA水凝胶的电镜图；图3是80％PVA/20％纳米甲壳素-PVA水凝胶的电镜图；图4是70％PVA/30％纳米甲壳素-PVA水凝胶的电镜图；图5是60％PVA/40％纳米甲壳素-PVA水凝胶的电镜图；图6是50％PVA/50％纳米甲壳素-PVA水凝胶的电镜图；图7是40％PVA/60％纳米甲壳素-PVA水凝胶的电镜图；图8是牛血清蛋白溶液的吸光度与浓度关系曲线图；图9是负载蛋白药物水凝胶的药物释放曲线图。具体实施方式下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米甲壳素‑PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合，发生物理交联反应，得到物理交联反应后的混合分散液；(b)向物理交联反应后的混合分散液中加入交联剂，发生化学交联反应，得到纳米甲壳素‑PVA水凝胶。

【技术特征摘要】
1.一种纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(a)将纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合，发生物理交联反应，得到物理交联反应后的混合分散液；(b)向物理交联反应后的混合分散液中加入交联剂，发生化学交联反应，得到纳米甲壳素-PVA水凝胶。2.根据权利要求1所述的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素与聚乙烯醇的质量比为(1～9)：(1～9)；优选为(1.5～8.5)：(1.5～8.5)；进一步优选为5：5。3.根据权利要求1所述的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(b)中，所述交联剂包括戊二醛、NN-亚甲基双丙烯酰胺、环氧氯丙烷、三偏磷酸钠或二烯砜中的至少一种；优选的，所述交联剂为戊二醛；进一步优选的，所述交联剂为戊二醛水溶液，所述戊二醛水溶液的质量浓度为0.1～0.5％；更进一步优选的，所述戊二醛水溶液的质量浓度为0.2～0.5％。4.根据权利要求1所述的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述聚乙烯醇溶液的质量浓度为5～10％；优选为6～10％；进一步优选为6～9％；和/或，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素分散液与聚乙烯醇溶液混合的温度为70～90℃；优选为75～90℃；进一步优选为75～85℃；和/或，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素分散液的质量浓度为1％～2％；优选为1～1.8％；进一步优选为1.2～1.8％。5.根据权利要求1所述的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，还包括步骤(c)：将纳米甲壳素-PVA水凝胶重复冷冻-融化；优选的，所述步骤(c)中，所述冷冻的温度为-10℃～-20℃；进一步优选的，所述冷冻的温度为-10℃～-18℃；更进一步优选的，所述冷冻的温度为-12℃～-18℃。6.根据权利要求1所述的纳米甲壳素-PVA水凝胶的制备方法，其特征在于，所述步骤(a)中，所述纳米甲壳素分散液的制备包括对甲壳素原料进行预处理、脱...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈广学，彭超，田君飞，万小芳，陈奇峰，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：发明
国别省市：广东,44