一种壳聚糖衍生物水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种壳聚糖衍生物水凝胶及其制备方法和应用，该壳聚糖衍生物的结构式如下：                                                ，式中，m为930～1550的任意自然数，n为2～19的任意自然数，R为C8～C18的直链碳氢。该水凝胶的制备方法如下：1）将脂肪醇聚醚用溶剂溶解，加入二甲亚砜，再加入吡啶和三氟乙酸，充分反应；2）加入二环己基碳二亚胺，得到末端乙醛基的脂肪醇聚醚；3）将步骤2）的产物和壳聚糖溶于混合溶剂，加入氰基硼氢化钠，得到侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物；4）在步骤3）的壳聚糖衍生物中加入水，得到水凝胶。本发明专利技术的水凝胶具有温度敏感性，低温下呈溶胶状态，高温下呈凝胶状态，可作为一种可注射型水凝胶使用，可用于制备医用填充材料和药物释放体系。

Chitosan derivative hydrogel and preparation method and application thereof

The invention discloses a derivative of chitosan hydrogel and its preparation method and application, structure of the chitosan derivatives are as follows:, in the formula, M is 930 ~ 1550 of any natural number, n for 2 ~ 19 of any natural number R, C8 ~ C18 straight chain hydrocarbon. The preparation method is as follows: 1) the hydrogel fatty alcohol polyether in solvent, adding two dimethyl sulfoxide, adding pyridine and three trifluoroacetic acid, full reaction; 2) adding dicyclohexylcarbo two terminal aldehyde imine, fatty alcohol polyether; 3) step 2) and the product of chitosan dissolved in the mixed solvent, adding sodium cyanoborohydride, obtained chitosan derivatives containing side chain fatty alcohol polyether structure; 4) in step 3) adding water derivatives of chitosan, hydrogel was obtained. The hydrogel of the invention has temperature sensitivity, a low temperature sol state, a gel under high temperature, can be used as an injectable hydrogel for use, can be used for the preparation of medical packing material and drug delivery system.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种壳聚糖衍生物水凝胶及其制备方法和应用。
技术介绍
水凝胶是一类高含水但又不溶于水的网络结构材料，作为一种软质水性材料，水凝胶具有良好的生物相容性。因此，该类材料在食品、化妆品、医药等多个领域得到广泛应用。在水凝胶中有一类水凝胶具有温度敏感性，如聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAM）水凝胶，在温度低于25℃时溶胀，在温度高于25℃时收缩。三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO（商品名Poloxamers）也具有温敏性，随着温度的变化，材料会发生溶胶和凝胶状态的转变，具有这种特征的材料可以作为可注射性水凝胶使用，材料在体外为溶胶状态，注入人体后形成凝胶状态，其在生物医用领域具有潜在的应用前景。聚（N-异丙基丙烯酰胺）水凝胶和三嵌段共聚物PEO-PPO-PEO均为合成类材料，在生物相容性和生物可降解性方面仍具有一定的局限性，因此以天然高分子为材料制备高生物相容性水凝胶成为研究的新方向。壳聚糖是一类重要的天然多糖材料，具有高生物相容性、可生物降解性以及广谱抗菌性。一些研究者已经开始采用壳聚糖制备温敏水凝胶，专利（中国公开号CN102399378B）公开了壳聚糖与β-甘油磷酸钠组成的温敏体系，但该体系内β-甘油磷酸钠需要满足一定的浓度。专利（中国公开号CN104479150A）公开了一种多重交联多糖可注射型水凝胶的制备方法，以醛基化改性的多糖类高分子与壳聚糖反应得到水凝胶，但是该水凝胶没有温敏性。专利（中国公开号CN104258426A）公开了一种可注射pH敏感型自修复水凝胶，该水凝胶由壳聚糖和两端醛基化的聚乙二醇构成，两者在室温下短时间混合即可形成原位凝胶，但并未涉及凝胶是否存在温敏性。本专利技术开发了一种具有双亲性接枝嵌段结构的壳聚糖衍生物，嵌段结构包含疏水性的碳氢链段和亲水性的聚醚链段，低温下呈溶胶状态，高温（如体温）下成凝胶状态，可作为一种可注射型水凝胶使用。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种壳聚糖衍生物水凝胶及其制备方法和应用。本专利技术所采取的技术方案是：一种壳聚糖衍生物水凝胶，其结构式如下：式中，m为930～1550的任意自然数，n为2～19的任意自然数，R为C8～C18的直链碳氢基团。对应上述结构式的壳聚糖衍生物水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)将脂肪醇聚醚用溶剂溶解，加入二甲亚砜、吡啶和三氟乙酸，0～5℃下混合均匀，充分反应；2)加入二环己基碳二亚胺，室温下充分反应，得到末端乙醛基的脂肪醇聚醚；3)将末端乙醛基的脂肪醇聚醚和壳聚糖溶于混合溶剂，加入氰基硼氢化钠水溶液，充分反应，得到侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物；4)在侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物中加入水，得到水凝胶。所述脂肪醇聚醚、二甲亚砜、吡啶、三氟乙酸、二环己基碳二亚胺的质量比为1：（1～4）：（0.03～0.6）：（0.04～0.84）：（0.06～0.79）。步骤1）所述脂肪醇聚醚、溶剂的质量体积比为（0.25～0.4）g：1mL。步骤1）所述溶剂为卤代烃类溶剂、四氢呋喃中的至少一种。步骤3）所述末端乙醛基的脂肪醇聚醚、壳聚糖的质量比为（0.04～3.6）：1。步骤3）所述壳聚糖的脱乙酰度在95%以上。步骤3）所述末端乙醛基的脂肪醇聚醚溶于混合溶剂后的质量分数为0.25%～5%。步骤3）所述混合溶剂由醋酸与甲醇或乙醇或乙酸乙酯按体积比（0.5～2）：1组成。步骤3）所述末端乙醛基的脂肪醇聚醚、氰基硼氢化钠的物质的量比为1：（0.15～1）。步骤4）所述水凝胶中侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物的质量分数为0.1%～5%。本专利技术的有益效果是：（1）本专利技术的壳聚糖衍生物具有两亲性的-CH2CH2-(O-CH2CH2)n-O-R侧链，其中碳氢链段-R具有疏水性，聚醚链段-(O-CH2CH2)n具有亲水性，该两亲性的侧链可以破环壳聚糖的结晶结构，容易形成胶束聚集状态，可以增加壳聚糖衍生物的水溶性；（2）本专利技术的壳聚糖衍生物水凝胶具有温度敏感性，低温下呈溶胶状态，高温（如体温）下呈凝胶状态，可作为一种可注射型水凝胶使用，在医用材料和药物释放体系中具有巨大的应用前景。具体实施方式一种壳聚糖衍生物水凝胶，其结构式如下：式中，m为930～1550的任意自然数，n为2～19的任意自然数，R为C8～C18的直链碳氢基团。对应上述结构式的壳聚糖衍生物水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)将脂肪醇聚醚用溶剂溶解，加入二甲亚砜、吡啶和三氟乙酸，0～5℃下混合均匀，充分反应；2)加入二环己基碳二亚胺，室温下充分反应，得到末端乙醛基的脂肪醇聚醚；3)将末端乙醛基的脂肪醇聚醚和壳聚糖溶于混合溶剂，加入氰基硼氢化钠水溶液，充分反应，得到侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物；4)在侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物中加入水，得到水凝胶。优选的，对应上述结构式的壳聚糖衍生物水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)将脂肪醇聚醚用溶剂溶解，再加入二甲亚砜，再加入吡啶和三氟乙酸，0～5℃恒温搅拌反应1～1.5小时；2)加入二环己基碳二亚胺，室温反应20～30小时，过滤、减压蒸馏、重结晶、干燥，得到末端乙醛基的脂肪醇聚醚；3)将末端乙醛基的脂肪醇聚醚和壳聚糖溶于混合溶剂，滴加氰基硼氢化钠水溶液，充分反应，产物经透析、冻干，冻干产物用丙酮抽提、抽滤、真空干燥，得到侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物；4)在侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物中加入水，得到水凝胶。优选的，所述脂肪醇聚醚、二甲亚砜、吡啶、三氟乙酸、二环己基碳二亚胺的质量比为1：（1～4）：（0.03～0.6）：（0.04～0.84）：（0.06～0.79）。优选的，步骤1）所述脂肪醇聚醚、溶剂的质量体积比为（0.25～0.4）g：1mL。优选的，步骤1）所述溶剂为卤代烃类溶剂、四氢呋喃中的至少一种。进一步优选的，步骤1）所述溶剂为二氯甲烷、三氯甲烷、四氢呋喃中的至少一种。优选的，步骤3）所述末端乙醛基的脂肪醇聚醚、壳聚糖的质量比为（0.04～3.6）：1。优选的，步骤3）所述壳聚糖的脱乙酰度在95%以上。优选的，步骤3）所述末端乙醛基的脂肪醇聚醚溶于混合溶剂后的质量分数为0.25%～5%。优选的，步骤3）所述混合溶剂由醋酸与甲醇或乙醇或乙酸乙酯按体积比（0.5～2）：1组成。优选的，步骤3）所述末端乙醛基的脂肪醇聚醚、氰基硼氢化钠的物质的量比为1：（0.15～1）。优选的，步骤4）所述水凝胶中侧链本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖衍生物水凝胶，其结构式如下：式中，m为930～1550的任意自然数，n为2～19的任意自然数，R为C8～C18的直链碳氢基团。

【技术特征摘要】
1.一种壳聚糖衍生物水凝胶，其结构式如下：
式中，m为930～1550的任意自然数，n为2～19的任意自然数，R为C8～C18的直链碳氢基
团。
2.权利要求1所述的壳聚糖衍生物水凝胶的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
1）将脂肪醇聚醚用溶剂溶解，加入二甲亚砜、吡啶和三氟乙酸，0～5℃下混合均匀，充
分反应；
2）加入二环己基碳二亚胺，室温下充分反应，得到末端乙醛基的脂肪醇聚醚；
3）将末端乙醛基的脂肪醇聚醚和壳聚糖溶于混合溶剂，加入氰基硼氢化钠水溶液，充
分反应，得到侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物；
4）在侧链含脂肪醇聚醚结构的壳聚糖衍生物中加入水，得到水凝胶。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述脂肪醇聚醚、二甲亚砜、吡啶、三
氟乙酸、二环己基碳二亚胺的质量比为1：（1～4）：（0.03～0.6）：（0.04～0.84）：（0.06～
0.79）。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：步骤1）所述脂肪醇聚醚、溶剂的质量
体积比...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘群峰，陈军，耿志杰，张泽荣，张锦，
申请(专利权)人：广东省医疗器械研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44