周期性同心层状壳聚糖水凝胶及其构建方法和应用技术

周期性同心层状壳聚糖水凝胶及其构建方法和应用，它涉及一种壳聚糖水凝胶材料及其制备方法和应用。本发明专利技术解决了现有壳聚糖水凝胶使用具有潜在毒性交联剂、结构无序和生产成本高的问题。本发明专利技术产品是由壳聚糖和水制成；其具有周期性同心层状结构，且层内的壳聚糖纤维呈辐射状排列。采用交替浸泡的方法并调节浸泡时间和浸泡次数构建周期性同心层状壳聚糖水凝胶。本发明专利技术实现了壳聚糖水凝胶与层状结构同步生成。本发明专利技术产品具有可控层厚与层数的周期性层状结构，该结构与骨单位结构类似，且不含任何交联剂。本发明专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶可用作药物载体或诱导合成生物矿物的模板。本发明专利技术方法简单、无毒性物质引入且生产成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种壳聚糖水凝胶材料及其制备方法和应用。
技术介绍
壳聚糖作为生物大分子之一，是自然界中少有的弱碱性氨基多糖，来 源于海洋蟹壳、菌类的细胞壁等。由于壳聚糖具有优异的生物相容性、生 物可降解性和生物活性，它广泛应用在药物释放载体、组织工程支架、可 降解骨植入材料和组织修复敷料等领域。然而现有壳聚糖水凝胶通常采用 化学交联法制备，由于使用的化学交联剂具有毒性或潜在毒性，限制了壳 聚糖水凝胶在生物医学等领域的应用，同时增加了生产成本。值得提出的 是现有的壳聚糖水凝胶结构均是无序的。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了解决现有壳聚糖水凝胶存在使用具有潜在毒性的 交联剂、结构无序和生产成本高的问题。本专利技术提供了一种周期性同心层 状壳聚糖水凝胶及其构建方法和应用。本专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶是由壳聚糖和水制成，壳聚糖占水凝胶总重量的3%~50%;其具有周期性同心层状结构，且层内的壳聚糖 呈辐射状排列，同心层层厚为0.05 0.5mm，层数为5 30层。本专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶的同心层状结构与骨单位结构相 似，层内的壳聚糖纤维呈辐射状排列与自然骨内呈辐射状排列的骨细胞相 似。本专利技术中周期性同心层状壳聚糖水凝胶的构建方法是由下述步骤实现 的 一、将壳聚糖粉末溶于稀酸溶液中配制浓度为0.02 0.08g/mL壳聚糖 溶液；二、用步骤一配制的壳聚糖溶液制备厚度为0.2 0.6mm胶囊状壳聚 糖水凝胶膜；三、将步骤一制备溶液注入步骤二制备胶囊状壳聚糖水凝胶 膜内后立即置于凝固液内浸泡1 30min，然后再置于醇水溶液中浸泡l 30min;四、重复步骤三的操作，然后再置于凝固液中凝固2 10h，然后 用蒸馏水清洗至洗液的pH值为7.0即可，即得到周期性同心层状壳聚糖水凝胶o本专利技术通过控制浸泡次数来层数；通过控制浸泡时间来控制层厚。 步骤一中的稀酸溶液是浓度均为0.01 0.05g/mL的柠檬酸水溶液、乙 酸水溶液或丙烯酸水溶液。步骤三中凝固液是浓度均为0.03 0.08g/mL的 NaOH的水溶液、KOH的水溶液、NaOH的醇水溶液或KOH的醇水溶液， 其中醇水溶液中醇与水的体积比为0.2 1: 1，醇水溶液中的醇为乙醇、乙 二醇、丁二醇、丙三醇或异丙醇。步骤三中醇水溶液为乙醇的水溶液、乙 二醇的水溶液、丁二醇的水溶液、丙三醇的水溶液或异丙醇的水溶液，其 中醇与水的体积比为0.2 1: 1。本专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶用作药物载体或诱导合成生物矿 物的模板。与现有技术相比，本专利技术的优点如下1、 本专利技术方法以胶囊状壳聚糖水凝胶膜为模板，利用壳聚糖水凝胶膜 扩散控制反应，在无需添加交联剂的条件下采用交替浸泡的方法并通过调 节浸泡时间和浸泡次数构建具有周期性同心层状壳聚糖水凝胶。该方法实 现了壳聚糖水凝胶和层状结构同步生成。而目前仍然缺乏构建结构有序的 壳聚糖水凝胶的方法。2、 本专利技术方法便于操作，本专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶的层厚 (0.05 0.5mm)与层数(5 30层)，可通过控制浸泡时间和浸泡次数控 制。3、 本专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶的同心层状结构与骨单位结构 类似，层内的壳聚糖纤维呈辐射状排列与自然骨内呈辐射状排列的骨细胞 相似，周期性同心层状壳聚糖水凝胶可用作植入材料的药物载体或诱导合 成生物矿物的模板。4、 本专利技术周期性同心层状壳聚糖水凝胶时没有引入交联剂或其他改性 剂，只含有壳聚糖和水，故本专利技术的周期性同心层状壳聚糖水凝胶没有因 交联剂或其他改性剂存在的毒性或潜在毒性，更加安全。附图说明图1是具体实施方式二十四的周期性同心层状壳聚糖水凝胶横截面的 扫描电镜照片。图2是具体实施方式二十五的周期性同心层状壳聚糖水凝 胶横截面的扫描电镜照片。图3是具体实施方式二十七负载盐酸多柔比星的周期性同心层状壳聚糖水凝胶横截面照片。图4是具体实施方式二十七 负载盐酸多柔比星的周期性同心层状壳聚糖水凝胶纵剖面照片。图5是具 体实施方式三十二周期性同心层状壳聚糖水凝胶诱导合成的含碳酸根的羟 基磷灰石的扫描电镜照片。图6是具体实施方式三十二周期性同心层状壳 聚糖水凝胶诱导合成的含碳酸根的羟基磷灰石的X射线衍射谱图。 具体实施例方式具体实施方式一本实施方式的周期性同心层状壳聚糖水凝胶是由壳 聚糖和水制成，壳聚糖占水凝胶总重量的3%~50%，其具有同心层状结构， 各层内的壳聚糖呈輻射状排列。本实施方式的周期性同心层状壳聚糖水凝胶是壳聚糖和水组成，因此 没有任何毒副作用。具体实施方式二本实施方式与具体实施方式一不同的是同心层层 厚为0.05 0.5mm，层数为5 30层。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式三本实施方式与具体实施方式一不同的是周期性同 心层状壳聚糖水凝胶的同心层状结构与骨单位结构相似，层内的壳聚糖纤 维呈辐射状排列与自然骨内呈辐射状排列的骨细胞相似。其它与具体实施 方式一相同。本实施方式的周期性同心层状壳聚糖水凝胶适合在生物医学等领域的 应用。具体实施方式四本实施方式与具体实施方式一不同的是壳聚糖占 水凝胶总重量的5%~20%。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式五本实施方式与具体实施方式一不同的是周期性同心层状壳聚糖水凝胶的同心层层厚为0.1 0.4mm。其它与具体实施方式一 相同。具体实施方式六本实施方式与具体实施方式一不同的是周期性同 心层状壳聚糖水凝胶的同心层层厚为0.2mm。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式七本实施方式与具体实施方式一不同的是周期性同心层状壳聚糖水凝胶的同心层层厚为0.3mm。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式八本实施方式与具体实施方式一不同的是周期性同心层状壳聚糖水凝胶的层数为10 20层。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式九本实施方式与具体实施方式一不同的是周期性同心层状壳聚糖水凝胶的层数为15层。其它与具体实施方式一相同。具体实施方式十本实施方式中周期性同心层状壳聚糖水凝胶的构建 方法是由下述步骤实现的 一、将壳聚糖粉末溶于稀酸溶液中配制浓度为 0.02 0.08g/mL壳聚糖溶液；二、用步骤一配制的壳聚糖溶液制备厚度为 0.2 0.6mm胶囊状壳聚糖水凝胶膜；三、将步骤一制备溶液注入步骤二制 备胶囊状壳聚糖水凝胶膜内后立即置于凝固液内浸泡1 30min，然后再置 于醇水溶液中浸泡1 30mim四、重复步骤三的操作，然后再置于凝固液 中凝固2 10h，然后用蒸馏水清洗至洗液的pH值为7.0即可，即得到周 期性同心层状壳聚糖水凝胶。本实施实施方式通过同时控制壳聚糖浸泡时间与浸泡次数来调控层厚 与层数。层数与浸泡次数成正比，而与浸泡时间成反比；层厚与浸泡时间 成正比、而与浸泡次数成反比。本专利技术制备的周期性同心层状壳聚糖水凝 胶层数与交替时间之间的关系为n (层数)=3.5+20.9Xexp (-t/15) (1) 式(1)中n为层数，且n取整数；t为浸泡时间，且0《t《45min，单位为min本实施方式制备周期性同心层状壳聚糖水凝胶时没有引入交联剂或其 他改性剂，只含有壳聚糖和水，故本专利技术的周期性同心层状壳聚糖水凝胶 没有因交联剂或其他改性剂存在的毒性或潜在毒性，更加安全。本实施方式步骤二中胶囊状壳聚糖水凝胶膜的制备方法如下取壳聚本文档来自技高网...

【技术保护点】
周期性同心层状壳聚糖水凝胶，其特征在于周期性同心层状壳聚糖水凝胶是由壳聚糖和水制成，壳聚糖占水凝胶总重量的３％～５０％，其具有周期性同心层状结构，且层内的壳聚糖纤维呈辐射状排列。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李保强，王永亮，周玉，贾德昌，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]