一种可生物降解材料及其制备方法和用途技术

本发明专利技术涉及一种可生物降解材料及其制备方法和用途，该材料主要由１～８５％（重量）的魔芋葡甘聚糖、１～８５％（重量）的聚丙烯酸和０～１５％（重量）的增塑剂共混而成，其性能稳定，不溶于水，具有独特结构，且制备工艺简单，原料来源丰富，未加入任何交联剂，制得的材料具有良好的力学性能，生物降解性，在水溶液中有一定的程度的溶胀但不溶解。因此该材料具有无毒，良好的生物相容性和生物可降解性等特点。本发明专利技术提供的生物降解材料可广泛应用于活性物质的控制释放，适用于生物化学，医学，农业，日用化工等领域，尤其适合用作香料缓释剂、食品或种子的保鲜包装，及药物控制释放材料。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种共混可生物降解材料的制备方法及其用途，该膜未使用任何交联剂，在水溶液中有一定的程度的溶胀但不溶解，属于生物医用高分子材料领域。
技术介绍
控制释放是将活性物质和基材(通常是高分子材料)结合在一起使活性物质通过扩散方式在一定的时间内，以某一速率释放到环境中的技术，其在医学，生物，农业，环保和日常生活中具有重要意义，越来越引起人们的广泛关注。在控制释放技术中基材一直是研究热点，人们一直在寻找制备简单，性能稳定，价格低廉，来源丰富的基材。魔芋是我国西南部山区的主要农作物之一，它的块茎中富含魔芋葡甘聚糖，这是一种高分子量，水溶性，无毒的中性多糖，在中国长期以来被作为健康食品。近年来，研究人员对魔芋葡甘聚糖的结构和性质做过许多研究，结果发现魔芋葡甘聚糖是主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以β-1.4吡喃糖苷键连接的杂多糖，在主链甘露糖的C3位上存在者通过β-1.3键结合的支链结构，大约每32个糖残基上有3个左右支链，支链只有几个残基长度，并且某些糖残基上可能有乙酰基团，约每19个糖残基上有一个，以酯的方式结合。除此之外，还发现它具有许多良好的性质，诸如强的亲水性，增稠性，好的成膜性，凝胶性，生物相容性，生物降解性等。因而被用作食品工业的增稠剂，以及包装，食品保鲜，药物控释和酶固定化等领域。然而，天然魔芋葡甘聚糖的分子量较大，溶解性和流变性较差，水溶液不大稳定容易降解，不易存放，使其应用受到限制。近年来，通过物理或化学等方法对魔芋葡甘聚糖进行改性，可以改善魔芋葡甘聚糖的结构和性能，使其在食品，生化，医药，农业及日常生活各个方面显示了更加广泛的用途。聚丙烯酸是一种十分独特的聚电解质，有强的粘合力，已被用于生物医药材料。然而它的高的水溶性在一定程度上限制了它作为药物的载体，但是聚丙烯酸的含有大量羧基，使得它可以和其它聚合物通过氢键，离子键或偶极离子形成强的分子间相互作用，研究人员已发现聚丙烯酸的未解离的羧基和许多非离子天然多糖的质子接受基团通过氢键作用形成缔合物，还有些研究人员发现聚丙烯酸的羧基能和非离子天然多糖的羟基形成醚键或酯键，这些改性可以形成交联作用极大的改善聚丙烯酸的水溶性而扩大聚丙烯酸的用途。
技术实现思路
为充分利用魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸的优点，避免各自的不足，本专利技术提供了一种主要以魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸共混的可生物降解材料，这种材料不仅性能稳定，生物相容性好，而且原料来源丰富、制备工艺简单，能广泛用作食品保鲜包装及药物控制释放材料。本专利技术提供的技术方案为该可生物降解材料，含有1～85％(重量)的魔芋葡甘聚糖、1～85％(重量)的聚丙烯酸和0～15％(重量)的增塑剂，其中所用魔芋葡甘聚糖的分子量为10万～300万、聚丙烯酸的分子量为5万～100万、增塑剂为甘油、乙二醇或二者的混合物。制备该可生物降解材料的步骤如下(1)取适量魔芋葡甘聚糖溶于蒸馏水中，室温搅拌1～6小时，制成浓度为0.1～10％(重量百分比)的溶胶待用。(2)将聚丙烯酸制成重量百分比为0.1～10％的水溶液。(3)将魔芋葡甘聚糖溶胶、聚丙烯酸溶液、增塑剂按魔芋葡甘聚糖1～85％(重量)、聚丙烯酸1～85％(重量)、增塑剂0～15％(重量)的比例混合，室温搅拌1至6小时，制成透明胶液。该透明胶液即可作包衣药物制剂的薄膜包衣组合物，用于农林园艺材料作为化肥农药的长效剂，也可用于口服药物的薄膜包衣。如再将透明胶液经流延，干燥即制得可生物降解材料膜。将这种膜材料在室温放置1～10周或于50～120℃烘烤1～10小时后即得到不溶于水但在水中有一定程度的溶胀的膜材料，可用作香料缓释剂、食品或种子的保鲜包装，及药物控制释放材料。由于本专利技术利用了魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸的好的相容性，通过共混制成了一种有好的力学性能，生物相容性的材料。该材料中的魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸能通过各自的羟基和羧基形成强的相互作用，使得制成的膜在室温放置1～10周或于50～120℃烘烤1～10小时后即不溶于水但在水中有一定程度的溶胀。这使得不用有机交联剂而制得交联膜成为可能，本专利技术一方面可以降低制备交联膜的成本，另一方面制得的膜无毒还能使这种膜在控制释放活性大分子物质领域有潜在的应用，因为活性大分子物质的活性能够在包膜过程中得到保存。本专利技术提供的是一种工艺简单，来源丰富，性能稳定，生物相容性好的基材，适用于扩散型控制释放体系，可用于食品，生化，医药，农业及日常生活各个方面。本专利技术具有以下突出的优点1.原料为魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸，来源丰富，无毒，能完全降解。2.机械性能比纯魔芋葡甘聚糖、聚丙烯酸好，调整原料配比可制得不同释放速率，不同机械性能的膜材料。3.工艺简单，易于掌握，制得的膜材不需要任何物理交联处理或任何有机交联剂，只需室温放置1～10周或于50～120℃烘烤1～10小时后即得不溶于水但在水中有一定程度的溶胀的膜材。有利于保存材料的生物相容性，有利于环境保护。附图说明图1不同原料配比膜材的力学性能。图2不同原料配比药物薄膜包衣中药物酮基布洛芬的释放曲线。具体实施例方式实施例1称取魔芋葡甘聚糖1克溶于200毫升蒸馏水中，室温搅拌1～6小时，使成均匀溶胶。将聚丙烯酸制成重量百分比为0.5％的200毫升水溶液。将魔芋葡甘聚糖溶胶200毫升，聚丙烯酸溶液200毫升，增塑剂0.1克，，室温混合搅拌1~6小时，制成透明胶液。该透明胶液稳定，雾化性较好，可作药物核芯的薄膜包衣液。实施例2称取魔芋葡甘聚糖0.5克溶于200毫升蒸馏水中，室温搅拌1～6小时，使成均匀溶胶。将聚丙烯酸制成重量百分比为0.75％的200毫升水溶液。将魔芋葡甘聚糖溶胶200毫升，聚丙烯酸溶液200毫升，增塑剂0.1克，，室温混合搅拌1~6小时，制成透明胶液。在透明胶液中可加入化肥，农药搅拌均匀，干燥，破碎或用挤压造粒机造粒的缓释产品。或通过薄膜包衣液对包括药物活性成分和药物可接受的赋形剂的核芯进行包衣制得药物缓释剂。实施例3称取魔芋葡甘聚糖1.5克溶于300毫升蒸馏水中，室温搅拌1～6小时，使成均匀溶胶。聚丙烯酸制成重量百分比为0.5％的100毫升水溶液。将魔芋葡甘聚糖溶胶300毫升，聚丙烯酸溶液100毫升，增塑剂0.1克，，室温混合搅拌1~6小时，制成透明胶液，制成种衣剂对种子进行保鲜，将100克豆科种子或谷物种子与其混合，室温风干即可。实施例4称取魔芋葡甘聚糖0.8克溶于200毫升蒸馏水中，室温搅拌1～6小时，使成均匀溶胶。聚丙烯酸制成重量百分比为0.5％的240毫升水溶液。将魔芋葡甘聚糖溶胶200毫升，聚丙烯酸溶液200毫升，增塑剂0.1克，，室温混合搅拌1~6小时，制成透明胶液，将此溶胶真空脱泡，经流延成膜，干燥，脱膜等工序，制得生物可降解膜材，可代替现行塑料薄膜作包装材料。由图1中反映的不同原料配比膜材的力学性能可知改变魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸的质量比可制得不同拉伸强度和断裂伸长率的共混膜，通过共混膜的力学性能得到增强。图2中kp1，kp3，kp5，kp7，kp9分别代表薄膜包衣中魔芋葡甘聚糖、聚丙烯酸重量比为10/90，30/70，50/50，70/30，90/10。由图2中不同原料配比药物薄膜包衣中药物酮基布洛芬的释放曲线可知改变共混膜中的魔芋葡甘聚糖和聚丙烯酸质量比，可制得不同释放本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可生物降解材料，含有１～８５％（重量）的魔芋葡甘聚糖、１～８５％（重量）的聚丙烯酸和０～１５％（重量）的增塑剂，其中所用魔芋葡甘聚糖的分子量为１０万～３００万、聚丙烯酸的分子量为５万～１００万、增塑剂为甘油、乙二醇或二者的混合物。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：肖超渤，余慧群，黄义宏，鲁俊，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：发明
国别省市：83[]