改性壳聚糖水凝胶的制备方法及其用途技术

本申请公开了改性壳聚糖水凝胶的制备方法,将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)溶液加入到2％壳聚糖溶液中，同时加入5％壳聚糖季铵盐溶液，回流共混7小时，而后再加入戊二醛溶液交联，即得壳聚糖季铵盐水凝胶。改性壳聚糖水凝胶，用于制备外用抗菌敷料的用途。

Preparation and Application of Modified Chitosan Hydrogel

The invention discloses a preparation method of modified chitosan hydrogel, adding polyvinylpyrrolidone (PVP) solution into 2% chitosan solution, adding 5% chitosan quaternary ammonium salt solution, reflux blending for 7 hours, then adding glutaraldehyde solution crosslinking, then obtaining chitosan quaternary ammonium salt gel. Modified chitosan hydrogel is used to prepare external antimicrobial dressings.

【技术实现步骤摘要】
改性壳聚糖水凝胶的制备方法及其用途
本申请属于高分子
，具体涉及为改性壳聚糖水凝胶的制备方法及其用途。
技术介绍
壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-β-D葡萄糖，自1859年，法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。针对患者，壳聚糖降血脂、降血糖的作用已有研究报告。壳聚糖来源广泛，廉价易得，且具有良好的生物相容性、安全性和生物降解性，是制备水凝胶的理想材料。当具有三维网状结构的交联高分子与溶剂相互作用时发生溶胀，由于具有交联结构，使其溶胀行为受到限制，溶胀的程度决定于交联密度，交联密度越高，溶胀度越小，壳聚糖因其有柔软而强度差的特性，经不起重压。此外，其与金属等硬质材料相比，还具有易挥发、凝胶的性质很不稳定等缺点。因此，研究壳聚糖的硬度和溶胀度，为壳聚糖凝胶的广泛应用，以及合成高性能壳聚糖水凝胶奠定了基础。壳聚糖水凝胶的抗菌性原理是大分子壳聚糖表面带正电荷，与带负电的细菌通过正负电荷的相互作用，破坏了细胞壁的原有结构，造成细胞代谢混乱，从而起到抑菌甚至杀菌的作用，而且小分子壳聚糖还可以渗透到细胞内，与带有阴离子的生物大分子发生絮凝作用，阻断DNA的生物合成，抑制细菌的繁殖。聚乙烯吡咯烷酮(polyvinylpyrrolidone，PVP)是一种合成水溶性高分子化合物，分子结构中同时存在高极性的能接受氢键的酰胺基团和非极性的亚甲基基团，这种特性使PVP能与含羟基、羧基、胺基等活性氢原子的化合物结合。最受人们重视的是PVP在生物安全性方面的优异表现，PVP对皮肤、眼睛无刺激，注射或口服PVP易于从肾脏系统排出，未发现对人体有致癌作用。鉴于PVP具备如此优异的生物相容性和生理惰性，将其与刺激响应性凝胶相结合，PVP对众多药物的络合能力会进一步促进生物医药控释方面的发展，拓宽了PVP的应用范围，形成一类在生物医药和食品、化妆品行业具有巨大潜力的高分子材料。采用壳聚糖和PVP接枝共聚，然后加入交联剂形成目标产物水凝胶。其中水凝胶的溶胀度取决于交联密度，交联密度越大，即凝胶网络愈紧密，溶胀度越小；水凝胶的pH敏感性和温敏性都是由于各组分之间的库仑力和氢键力(-COOH和-NH2)，一般含有-COO-、-NH3+、-OPO3-等阴阳离子，因为这些基团在不同pH溶液中的离子化程度不同。但由于壳聚糖自身氢键作用导致不溶于水，其应用也收到了一定的限制，虽然我们知道，需加入水溶性高分子来改善，同时壳聚糖各类水溶性衍生物也在不断的研发中，例如壳聚糖季铵盐。壳聚糖季铵盐是一种常见的水溶性的阳离子，结构中包含有季铵基团，是由壳聚糖经化学修饰所合成的，具有良好的水溶性，较强的吸湿性，较优的生物相容性和可生物降解性质；壳聚糖季铵盐带正电荷，与带负电荷的细菌产生正负静电作用，起到一定的抗菌甚至杀菌作用；而且它的成膜性、吸湿保湿性、抗菌性等也十分突出。它的应用范围很广，包括可以运用到纸张处理剂中抗老化、运用到纺织印染处理剂中抗菌等。
技术实现思路
本专利技术所解决的技术问题在于提供一种改性壳聚糖水凝胶的制备方法及其用途。尤其是壳聚糖、壳聚糖季铵盐通过与PVP共聚，更有利于发挥壳聚糖季铵盐优异的抗菌性和扩大应用领域，以及为合成高性能改性壳聚糖水凝胶奠定了基础。为实现以上技术目的，本专利技术采用以下技术方案来实现：第一方面，改性壳聚糖水凝胶的制备方法，包括以下步骤：1)称取2.0g壳聚糖，加入体积分数为2％的冰乙酸100mL溶解，回流3h，使所述壳聚糖充分溶解，得到壳聚糖溶液；2)称取2.0gPVP，加入水充分溶解，使所述PVP充分溶解，得到PVP溶液；3)称取戊二醛，加入水充分溶解，得到戊二醛溶液；4)将步骤2)所得的PVP溶液加入到步骤1)所得的2％壳聚糖溶液中，回流共混；而后再加入步骤3)所得的戊二醛溶液，交联，即得PVP-改性壳聚糖水凝胶。根据本申请实施例提供的技术方案，将步骤2)所得的PVP溶液加入到步骤1)所得的2％壳聚糖溶液中，同时加入壳聚糖季铵盐溶液，回流共混，而后再加入步骤3)所得的戊二醛溶液交联，即得PVP-壳聚糖季铵盐水凝胶；根据本申请实施例提供的技术方案，所述将步骤2)所得的PVP溶液加入到步骤1)所得的2％壳聚糖溶液中，同时加入壳聚糖季铵盐溶液，回流共混，所述的共混时间为2-7h。根据本申请实施例提供的技术方案，所述壳聚糖季铵盐溶液浓度为5％-10％。根据本申请实施例提供的技术方案，所述壳聚糖季铵盐溶液浓度为5％时，所述戊二醛溶液浓度为1％-50％。根据本申请实施例提供的技术方案，所述壳聚糖季铵盐溶液浓度为5％时，所述戊二醛溶液浓度为3％。根据本申请实施例提供的技术方案，PVP-壳聚糖水凝胶具有制备外用抗菌敷料的用途。本申请的有益效果：本专利技术提供了壳聚糖、壳聚糖衍生物(壳聚糖季铵盐)为原料，通过与PVP共混接枝共聚，加入交联剂戊二醛形成具有网络结构的水凝胶，并对壳聚糖水凝胶溶胀性能和力学性能进行探究；使得水凝胶具有优异的PH敏感性和抗菌性能，为壳聚糖凝胶的广泛应用，以及合成高性能壳聚糖水凝胶奠定了基础；本申请所述的改性壳聚糖水凝胶PH敏感性和抗菌性能受到制备工艺参数的影响，可根据不同使用需要，通过调节壳聚糖季铵盐的用量，对壳聚糖水凝胶溶胀性能和力学性能进行探究；改性壳聚糖水凝胶用于制备外用抗菌敷料的用途。附图说明：通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1、共混时间对水凝胶溶胀性能的影响曲线；图2、戊二醛浓度对PVP-壳聚糖季铵盐水凝胶溶胀性能的影响曲线；图3、水凝胶pH敏感性曲线的影响；图4、壳聚糖水凝胶和壳聚糖季铵盐水凝胶的扫描电子显微镜形貌结构的对比分析图5、10％壳聚糖季铵盐/聚乙烯吡咯烷酮水凝胶的红外光谱图；图6、壳聚糖的红外光谱图；图7、壳聚糖和壳聚糖季铵盐水凝胶的对比红外光谱图；图8、10％壳聚糖季铵盐水凝胶的差热分析图；图9、壳聚糖水凝胶的差热分析图；具体实施方式下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。实施例1实施例1-1称取2.0g壳聚糖，加入体积分数为2％的冰乙酸100mL溶解，回流3h，使所述壳聚糖充分溶解，得到壳聚糖溶液；称取2.0gPVP，加入水充分溶解，使所述PVP充分溶解，得到PVP溶液；称取戊二醛，加入水充分溶解，得到戊二醛溶液；将所得的PVP溶液加入到所得的2％壳聚糖溶液中，同时加入5％壳聚糖季铵盐溶液，回流共混2小时，而后再加入所得的1％戊二醛溶液交联，即得PVP-壳聚糖季铵盐水凝胶。实施例1-2称取2.0g壳聚糖，加入体积分数为2％的冰乙酸100mL溶解，回流3h，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.改性壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取2.0g壳聚糖，加入体积分数为2％的冰乙酸100mL溶解，回流3h，使所述壳聚糖充分溶解，得到壳聚糖溶液；2)称取2.0gPVP，加入水充分溶解，使所述PVP充分溶解，得到PVP溶液；3)称取戊二醛，加入水充分溶解，得到戊二醛溶液；4)将步骤2)所得的PVP溶液加入到步骤1)所得的2％壳聚糖溶液中，回流共混；而后再加入步骤3)所得的戊二醛溶液，交联，即得PVP‑壳聚糖水凝胶。

【技术特征摘要】
1.改性壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：1)称取2.0g壳聚糖，加入体积分数为2％的冰乙酸100mL溶解，回流3h，使所述壳聚糖充分溶解，得到壳聚糖溶液；2)称取2.0gPVP，加入水充分溶解，使所述PVP充分溶解，得到PVP溶液；3)称取戊二醛，加入水充分溶解，得到戊二醛溶液；4)将步骤2)所得的PVP溶液加入到步骤1)所得的2％壳聚糖溶液中，回流共混；而后再加入步骤3)所得的戊二醛溶液，交联，即得PVP-壳聚糖水凝胶。2.根据权利要求1所述的改性壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于，将步骤2)所得的PVP溶液加入到步骤1)所得的2％壳聚糖溶液中，同时加入壳聚糖季铵盐溶液，回流共混，而后再加入得步骤3)所得的戊二醛溶液交联，即得PV...

【专利技术属性】
技术研发人员：栗明献，王海燕，刘娜，张一丁，张今一，张德军，
申请(专利权)人：廊坊市思丁生物科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：河北,13