生产水凝胶的方法技术

本发明专利技术提供了一种生产聚合物水凝胶的方法，包括以下步骤：(1)制备水溶性多糖衍生物和聚羧酸的水溶液；(2)任选搅动该溶液，举例来说，搅拌；(3)从溶液中分离多糖衍生物/聚羧酸复合材料，和(4)在至少约80℃温度下，加热所述多糖衍生物/聚羧酸复合材料，从而多糖与聚羧酸交联。同时，本发明专利技术提供了采用本发明专利技术方法生产的聚合物水凝胶。

Method of producing hydrogel

The present invention provides a method for producing polymer hydrogels, comprising the following steps: (1) preparing water-soluble polysaccharide derivatives and polycarboxylic acid aqueous solutions; (2) stirring the solution at will, for example, stirring; (3) separating polysaccharide derivatives/polycarboxylic acid composites from the solution; and (4) heating the solution at least at about 80 C. Polysaccharide derivatives / polycarboxylic acid composites were used to crosslink polysaccharides with polycarboxylic acids. Meanwhile, the invention provides polymer hydrogels produced by the method of the invention.

【技术实现步骤摘要】
生产水凝胶的方法本申请是2012年6月7日递交的申请号为201280036565.4，专利技术名称为“生产水凝胶的方法”的分案申请。相关申请本申请要求享有提交于2011年6月7日的美国临时申请No.61/494298，和提交于2011年10月3日的美国临时申请No.61/542494的优先权。上述申请的全部教导通过引用并入本文。
技术介绍
聚合物水凝胶是交联的亲水性聚合物，其能够吸收和保持大量的水。某些上述这些材料能够吸收每克干燥聚合物超过1千克水。高分子链之间的交联形成一种网络，保证了聚合物-液体体系的结构完整性，并防止聚合物的完全增溶，同时使水相保留在分子网格内。具有特别大容量的保水量的聚合物水凝胶被称为超吸收性聚合物水凝胶(SAPS)。高的负荷下吸收量(AUL)也是超吸收性聚合物凝胶(SAP)的一个共同特点，具有较低的容量的保水量的聚合物水凝胶一般不显示出高的负荷下吸收量。除了压力外，pH值和其它环境条件可能会影响聚合物水凝胶的保水量，如高吸水性聚合物凝胶(SAP)。高吸水性聚合物水凝胶的应用包括作为吸水性个人卫生用品领域的吸收芯(Masuda,F.,SuperabsorbentPolymers,Ed.JapanPolymerSociety,KyoritsuShuppann,(1987))，并作为水和营养物质进入干旱土壤的控制释放装置。羧基烷基纤维素材料和其它羧基多糖在本领域内是已知的。羧烷基纤维素材料可以通过将纤维素材料用羧烷基化剂处理，如氯代烷酸，通常是一氯醋酸，和碱，如氢氧化钠，任选醇存在下的氢氧化钠。羧烷基纤维素一般是水溶性的。呈现这种水溶性羧烷基纤维素水不溶性的多种方法是已知的。然而，这些方法依赖于一种稳定机构，它不包括任何交联剂的使用；所述过程包括选择温度和热处理时间的适宜的范围，将水溶性纤维素衍生物转换成非水溶性的形式。所得到的稳定性似乎主要由于物理而非化学作用。实际上，在一定的pH值下，一般从约pH＝10或更高，该纤维素衍生物再次成为水溶性的。[Flory,J.P.PrinciplesofPolymerChemistry；CornellUniversity:Ithaca,NY,1953]。用于不溶解性的羧基烷基纤维素材料的其它方法包括在过量羧烷基化反应物和羧基烷基化反应副产物存在下对羧基烷基纤维素的热处理，从而提供具有预期的液体吸收和保水性能和特征的水不溶性羧甲基纤维素。在这些情况下，使用加速剂和催化剂促进连接到交联度的非均匀分布的稳定化(即，永久交联)，导致具有低溶胀能力的不溶性材料(AnbergenU.,W.Opperman,Polymer,31,1854(1990),Nijenhuis,K.te,AdvancesinPolymerScience,130,(1997))。纤维素基水凝胶可以通过纤维素水溶液的物理或化学稳定化来获得。其他天然和/或合成的聚合物与纤维素组合，得到具有特殊性能的复合水凝胶[Chen,H.；Fan,M.NovelthermallysensitivepH-dependentchitosan/carboxymethylcellulosehydrogels.J.Bioact.Compat.Polym.2008,23(1),38-48.Chang,C.；Lue,A.；Zhang,L.Effectsofcross-linkingmethodsonstructureandpropertiesofcellulose/PVAhydrogels.Macromol.Chem.Phys.,2008,209(12),1266-1273](A.Sannino,M.Madaghiele,F.Conversano,A.Maffezzoli,P.A.Netti,L.AmbrosioandL.Nicolais’“Cellulosederivative-hyaluronicacidbasedmicroporoushydrogelcross-linkedthroughdivinylsulfone(DVS)tomodulateequilibriumsorptioncapacityandnetworkstability”,Biomacromolecules,Vol.5,n°1(2004)92-96)。物理热可逆凝胶通常是通过甲基纤维素和/或羟丙基甲基纤维素的水溶液进行制备(浓度以重量1-10％)[Sarkar,N.Thermalgelationpropertiesofmethylandhydroxypropylmethylcellulose.J.Appl.Polym.Sci.,1979,24(4),1073-1087]。凝胶化机制涉及具有甲氧基的大分子间的疏水性缔合作用。在低温下，溶液中的聚合物链是水合的，并简单地彼此缠结在一起。随着温度的升高，大分子逐渐失去水合的水，直到聚合物-聚合物疏水性缔合作用发生，从而形成水凝胶网络。溶胶-凝胶转变温度取决于纤维素醚的取代度以及盐的添加。纤维素衍生物较高程度的取代提供给它们更好的疏水性，从而降低转变温度，在转变温度下疏水性缔合作用发生。通过向聚合物溶液中加入盐可以得到类似的效果，因为盐通过收回其周围存在的水分子降低大分子的水化水平。可适当调整取代度和盐浓度，以获得37℃下特定胶凝，从而可用于生物医学[Tate,M.C.；Shear,D.A.；Hoffman,S.W.；Stein,D.G.；LaPlaca,M.C.Biocompatibilityofmethylcellulose-basedconstructsdesignedforintracerebralgelationfollowingexperimentaltraumaticbraininjury.Biomaterials,2001,22(10),1113-1123.Materials,2009,2,370Chen,C.；Tsai,C.；Chen,W.；Mi,F.；Liang,H.；Chen,S.；Sung,H.Novellivingcellsheetharvestsystemcomposedofthermoreversiblemethylcellulosehydrogels.Biomacromolecules,2006e7(3),736-743.Stabenfeldt,S.E.；Garcia,A.J.；LaPlaca,M.C.Thermoreversiblelaminin-functionalizedhydrogelforneuraltissueengineering.J.Biomed.Mater.Res.,A2006,77(4),718-725.]。然而，物理交联的水凝胶是可逆的[TeNijenhuis,K.Onthenatureofcross-linksinthermoreversiblegels.Polym.Bull.,2007,58(1),27-42]，因此可能在给定条件下流动(如机械载荷)，并可能会以不可控制的方式降解。由于这些缺陷，并不建议在体内使用基于甲基纤维素和羟丙基甲基纤维素(HPMC)的物理水凝胶。与物理水凝胶相对应的，显示出流动性，稳定的、刚性网络的纤维素可以通过诱本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种生产聚合物水凝胶的方法，包括步骤：(a)制备水溶性多糖衍生物和一定量的聚羧酸的水溶液，聚羧酸以相对于多糖衍生物的重量计低于约0.5％wt/wt；(b)搅动该溶液；(c)从溶液中分离多糖衍生物/聚羧酸复合材料，以及(d)在至少约80℃温度下加热该多糖衍生物/聚羧酸复合材料，从而聚羧酸与多糖交联。

【技术特征摘要】
2011.06.07 US 61/494,298;2011.10.03 US 61/542,4941.一种生产聚合物水凝胶的方法，包括步骤：(a)制备水溶性多糖衍生物和一定量的聚羧酸的水溶液，聚羧酸以相对于多糖衍生物的重量计低于约0.5％wt/wt；(b)搅动该溶液；(c)从溶液中分离多糖衍生物/聚羧酸复合材料，以及(d)在至少约80℃温度下加热该多糖衍生物/聚羧酸复合材料，从而聚羧酸与多糖交联。2.根据权利要求1所述的方法，其中该多糖/聚羧酸复合材料在进行步骤(d)之前造粒。3.根据权利要求1所述的方法，其中该多糖衍生物存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于水的重量计约4％wt/wt，或大于8％wt/wt。4.根据权利要求1所述的方法，其中聚羧酸存在于步骤(a)的溶液中，浓度以相对于多糖衍生物的重量计约0.3％wt/wt，或更低。5.根据权利要求1所述的方法，其中聚羧酸存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于多糖衍生物的重量计约0.05％wt/wt至约0.3％wt/wt。6.根据权利要求3所述的方法，其中多糖衍生物存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于水的重量计约4％wt/wt至约8％wt/wt。7.根据权利要求6所述的方法，其中多糖衍生物存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于水的重量计约5％wt/wt至约7％wt/wt。8.根据权利要求7所述的方法，其中多糖衍生物存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于水的重量计约6％wt/wt。9.根据权利要求1至8中的任意一项所述的方法，其中聚羧酸存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于多糖衍生物的重量计约0.15％wt/wt至约0.3％wt/wt。10.根据权利要求1至9中的任意一项所述的方法，其中多糖衍生物是羧甲基纤维素。11.根据权利要求10所述的方法，其中聚羧酸是柠檬酸。12.根据权利要求11所述的方法，其中羧甲基纤维素存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于水的重量计约6％wt/wt，柠檬酸存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于羧甲基纤维素的重量计约0.15％wt/wt至约0.3％wt/wt。13.根据权利要求12所述的方法，其中柠檬酸存在于步骤(a)的溶液中，浓度为以相对于羧甲基纤维素的重量计约0.3％wt/wt。14.根据权利要求1所述的方法，其中多糖衍生物是羟乙基纤维素和羧甲基纤维素的组合。15.根据权利要求13所述的方法，其中聚羧酸是柠檬酸。16.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：A·桑尼诺，C·德米特里，Y·佐哈尔，B·J·汉德，E·S·罗恩，
申请(专利权)人：珍尔希斯股份有限公司，
类型：发明
国别省市：美国,US