有序壳聚糖交联膜及其制备方法技术

有序壳聚糖交联膜及其制备方法属化学工程技术领域。产品是由粒度为１０～５０ｎｍ的壳聚糖微球与戊二醛或三聚磷酸钠进行交联反应而相互连接起来形成的交联膜。制备方法：让壳聚糖微球溶液或壳聚糖微球溶液成膜后与戊二醛或三聚磷酸钠进行交联反应，经成膜干燥得有序壳聚糖膜。溶液成膜过程按常规方式进行。本发明专利技术的积极效果是：提供了一种新材料有序壳聚糖交联膜，以及该膜的制备方法。制备过程简单，最大程度地保持了壳聚糖膜原有的化学结构，膜的功能全面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属化学工程

技术介绍
壳聚糖(Chitosan)是自然界中一种资源非常丰富的天然多糖和含氮有机物，其结构组成为2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖以β-1，4-糖苷键连接而成的多糖，结构式见图1。壳聚糖现已经作为膜材料、酶和细胞的固定化载体及吸附剂、混凝剂、化妆品、纤维材料、催化剂等而被广泛应用于医药保健、日用化工、食品工业、环境保护、农业及轻纺工业等多个领域。壳聚糖是一种性能优良的天然高分子功能膜材料。对壳聚糖膜进行交联改性能进一步提高壳聚糖膜的性能。常用的壳聚糖交联剂有硫酸、三聚磷酸钠、乙二醛及戊二醛等。戊二醛是一种比较常用而且容易得到的交联剂，其交联反应可在室温下进行，既可在水溶液中进行，也可在非均相介质中进行，而且适用的pH值范围较广。而三聚磷酸钠是一种食品添加剂，使用安全，且是一种聚多阴离子化合物，是长链的聚阳离子壳聚糖的优良交联剂，采用它们为交联剂对壳聚糖膜进行改性，有利于简化改性过程，最大程度地保持壳聚糖膜原有的化学结构和实现膜的功能多样化。壳聚糖具有良好的生物相容性和无毒性，能够被生物降解，同时还具有抗菌消炎等功效，因此是理想的药物载体材料。人们对制备壳聚糖交联膜并以其作为载体对药物进行控释和缓释做了不少研究工作。大多数已有壳聚糖交联膜的制备过程繁杂，膜成分较复杂(即产物已经不是原来的天然壳聚糖)，膜的功能比较单一。微球是指那些粒径在纳米至微米级很小的球状粒子。人们已通过对壳聚糖进行特定条件下的交联反应制得壳聚糖微球。壳聚糖微球作为药物控释和缓释的载体已展现出良好的应用前景。若用壳聚糖微球制成交联膜，与普通壳聚糖膜和壳聚糖交联膜相比，由于有排列更为致密有序的结构和更高的结晶度，因此膜的很多性能更好。例如把这样的膜用于药物控释和缓释，将比已有的普通壳聚糖交联膜更优良。至今没有用壳聚糖微球制成交联膜的技术方案报道。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用壳聚糖微球制成的交联膜，即一种有序壳聚糖交联膜，以及该膜的制备方法。本专利技术产品的特征在于它是由壳聚糖微球因交联反应而相互连接起来形成的交联膜。本专利技术产品最好是由粒度为10～50nm的壳聚糖微球与戊二醛或三聚磷酸钠进行交联反应而相互连接起来形成的交联膜。本专利技术方法为让壳聚糖微球溶液或壳聚糖微球溶液成膜后与戊二醛或三聚磷酸钠进行交联反应，经成膜干燥得有序壳聚糖膜。溶液成膜过程按常规方式进行。所说壳聚糖微球溶液可按以下步骤制得1、配制以下溶液溶剂为浓度0.3～0.8％的酸水溶液，溶质为壳聚糖，使壳聚糖溶液的浓度为0.15g～1.1g/L；2、将上述溶液1000ml与戊二醛6.4×10-4mol～5.3×10-3mol或三聚磷酸钠1.4×10-5mol～1.4×10-4mol进行交联反应，得壳聚糖微球；3、对壳聚糖微球进行纯化及浓缩；4、以所得壳聚糖微球为溶质，以浓度为0.3～15％的酸水溶液为溶剂，进行梯度溶解，配制成壳聚糖微球浓度为10～30g/L的溶液。以上所说的酸水溶液优选醋酸水溶液。所说交联反应的优化条件溶液pH＝3.4～3.6，反应时间1～24小时，反应温度为室温。在该优化条件下得到的壳聚糖微球为分散均匀的圆形颗粒，平均粒径为21.5nm。壳聚糖微球溶液与戊二醛进行交联反应最好按以下步骤往壳聚糖微球浓度为10～30g/L的1000ml溶液内加入1.0×10-5mol～1.8×10-3mol的戊二醛。壳聚糖微球溶液与三聚磷酸钠进行交联反应最好按以下步骤往壳聚糖微球浓度为10～30g/L的1000ml溶液内加入1.0×10-5mol～6.7×10-4mol的三聚磷酸钠。在壳聚糖稀溶液中，各壳聚糖分子间相距较远，相互碰撞的几率小，因而不易生成分子间氢键，主要生成分子内氢键。在分子内氢键的作用下，壳聚糖分子会发生折叠或扭曲，以螺旋、折叠或球型的构型存在。该构型不稳定，会随外界条件如PH、温度等的改变而变化。当在壳聚糖稀溶液中加入交联剂后，壳聚糖与交联剂发生交联反应，例如戊二醛的两个羰基与壳聚糖分子链上的氨基发生反应，生成西弗碱。这种交联反应主要发生在同一壳聚糖分子内，交联反应使壳聚糖分子的螺旋、折叠或球型构型得到相对稳定的固定，这就形成了粒度较小、分子量相对均匀的壳聚糖微球。分离这些壳聚糖微球，再以其为原料配制成浓溶液，并与交联剂进行二次交联，将一个个壳聚糖微球连接起来，从而形成结构致密而有序的壳聚糖交联膜。以上过程和内部结构见图2。图3为普通的壳聚糖交联膜制备方法和内部结构。由于壳聚糖溶液浓度相对较高，壳聚糖分子链间距相距较近，所以会形成许多分子间氢键。当用戊二醛对其进行交联时，戊二醛可和同一壳聚糖分子链上的氨基反应，这就会破坏壳聚糖分子的螺旋、折叠或球型构型，交联得到的产物的有序性和致密性也较差。以下用部分实验结果对本专利技术做进一步的说明。1、用扫描探针显微镜对有序壳聚糖交联膜进行了表面形貌分析，结果表明与未交联的壳聚糖膜相比，有序壳聚糖交联膜在形貌结构上的排列更为致密有序，结晶度更高。在膜的外观上，有序壳聚糖交联膜更光滑、平整。2、有序壳聚糖交联膜成膜模具材料的选择。在进行了玻璃、瓷砖、带有聚乙烯涂层的纸和PET(聚对苯二甲酸乙二酯)塑料等作为成膜模具材料的实验后，发现①从玻璃和瓷砖上得到的膜，虽然透明度和光滑度较高，但由于膜与模具问的亲合性太高，致使其很难被剥离；②从带有聚乙烯涂层的纸上得到的膜，虽然比较容易被剥离下来，但是其滑度和透明度较差，并且留有较粗糙的纹理；③从PET上得到的膜，不仅具有好的透明度和光滑度，而且很容易将其剥离下来，因而以PET作成膜的模具材料为最佳。3、将得到的含壳聚糖微球的反应液，分别用透析、冷冻干燥，减压蒸馏和碱沉淀法进行了纯化及浓缩的对比实验。结果表明，若用透析及冷冻干燥进行纯化，耗时太长，而且处理规模有限。而用减压蒸馏进行浓缩时，壳聚糖微球会因受热而发生不希望的进一步交联反应。当用碱沉淀法进行纯化时，壳聚糖微球能很快从反应液中沉淀出来，经数次洗涤、离心，就可得到纯的壳聚糖微球，纯化后的壳聚糖微球可用醋酸溶液进行梯度溶解，配成所需浓度的壳聚糖微球液，固而快捷简便，效果好。所以，采用碱沉淀法来对壳聚糖微球进行纯化及浓缩为最佳。4、对有序壳聚糖交联膜、普通壳聚糖交联膜以及未交联壳聚糖膜进行了溶胀性的对比试验，结果表明，三种膜在蒸馏水中的溶胀性大小顺序为有序壳聚糖交联膜(溶胀度为184.7％)＞普通壳聚糖交联膜(溶胀度为136.0％)＞未交联壳聚糖膜(溶胀度为126.4％)，即有序壳聚糖交联膜比其它两种膜具有更好的溶胀性。5、对有序壳聚糖交联膜、普通壳聚糖交联膜以及未交联壳聚糖膜进行了pH敏感性的对比试验，结果表明，在pH＝5.0～12.0的范围内，有序壳聚糖交联膜的溶胀度以及溶胀度的变化幅度都要比普通壳聚糖交联膜和未交联壳聚糖膜的大，三种膜在pH值从10.0变到5.0时的溶胀度变化幅度分别为115.3％、92.5％和60.6％；而且有序壳聚糖交联膜在交替改变pH值的缓冲溶液中溶胀一收缩过程重复可逆。即有序壳聚糖交联膜比其它两种膜具有更好的pH敏感性和刺激响应性。6、研究了有序壳聚糖交联膜对岩白菜素和神衰果素二种药物的渗透性能，结果表明，这两种药物都能很好地透过有序壳聚糖交联膜。分子量较小本文档来自技高网...

【技术保护点】
有序壳聚糖交联膜，其特征在于它是由壳聚糖微球因交联反应而相互连接起来形成的交联膜。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李学习，赵逸云，唐智杰，施永寿，
申请(专利权)人：云南大学，
类型：发明
国别省市：53[]