一种离子液体改性壳聚糖水凝胶及其制备方法和应用技术

本申请公开了一种离子液体改性壳聚糖水凝胶及其制备方法和应用，所述水凝胶由离子液体修饰的壳聚糖及其衍生物与醛基修饰的多糖类物质通过动态共价键和非共价键交联而成。本申请通过离子液体改性的壳聚糖与醛基化修饰的多糖类物质进行反应，形成基于非共价作用，富含氢键、动态共价键、静电作用的可注射性水凝胶材料。应用于伤口敷料，无需负载其他药物，具有抗菌、生物相容性、促进伤口愈合等优点，可注射能满足不同形状伤口的使用，具有制备简单、含水量高，无毒纯天然，来源广泛等优点。进一步为3D打印领域材料的实现提供了基础。一步为3D打印领域材料的实现提供了基础。

【技术实现步骤摘要】
一种离子液体改性壳聚糖水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本申请涉及一种离子液体改性壳聚糖水凝胶及其制备方法和应用，属于材料制备


技术介绍

[0002]壳聚糖，又名聚β
‑
(1
→
4)
‑2‑
氨基
‑2‑
脱氧
‑
D
‑
葡萄糖，是通过甲壳素部分或全部脱乙酰化获得的唯一可生物降解的阳离子聚合物，主要来源于甲壳类如虾，螃蟹的壳，真菌，昆虫的细胞膜和高等植物的细胞壁中，具有优异的成膜、抗菌及生物相容性。壳聚糖已经在医药、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。但是由于其分子内和分子间强烈的氢键作用，使其不能在水溶液中溶解，且良性溶剂有限，利用率低。为了提高生物质制品的性能，需要对壳聚糖进行官能化修饰，够实能够在水溶液中溶解，从而提高利用率。
[0003]离子液体(ILs)通常被定义为由阴离子和阳离子组成，熔点在100℃左右或以下的新型有机化合物。离子液体中不含中性分子，完全是由阴离子和阳离子组成。由于离子液体中阴离子和阳离子可以随机组合，导致离子液体的数量可能超过上万亿种。常见的离子液体阳离子主要包括：咪唑类阳离子、季磷盐类阳离子、吡啶类阳离子和季铵类阳离子等四大类；相比阳离子，阴离子种类比较多，常见的包括：AlCl4‑
离子，卤素阴离子，含氟、硫、磷等多种阴离子，如BF4‑
、PF6‑
、CF3SO3‑
等。离子液体因为独特的分子构型，拥有了许多常规液体无法比拟的优点：(1)高的化学稳定性和热稳定性，绝大多数离子液体在较宽的温度范围内都是液态，不会与水和空气发生反应，并且在较高的温度下都不发生分解；(2)蒸气压接近于零，几乎不挥发，容易储存及循环使用；(3)不易燃，由于液体本质上是盐，具有良好的阻燃性；(4)离子电导率高，能够实现高的分解电压(3～5V)；(5)热容量比较大等。由于这些优异的性能，使离子液体已经被广泛应用于包括催化、萃取、有机合成与转化、高分子化学、生物医学等领域。离子液体具有很好的可调节性和可设计性，因为由阴阳离子构成，通过改变阴离子或者阳离子的结构，可以合成和设计出不同性质不同用途的离子液体。
[0004]皮肤是人体最大的器官，具有调节人体体温，控制人体水分的吸收与蒸发，感知外界刺激，抵御细菌和病毒入侵的功能。作为人体与外界环境接触的第一道屏障，容易受到烧伤、烫伤、破损等伤害，并且极易受到外界环境细菌感染导致不易愈合，很难恢复到原来的状态，严重影响皮肤原有的功能。目前，针对皮肤受损常用医用敷料进行保护治疗，能够起到保护创面，美观外表，防止体液流失和防止细菌入侵机体的作用。但是传统的伤口敷料大多为片状材料，需要依靠外界条件进行固定，治疗结束需要移除，极易破坏新生肉芽组织造成二次伤害，而且创面形状与辅料难以吻合，抗菌性能也大都通过加载药物或者生长因子等实现。

技术实现思路

[0005]根据本申请的一个方面，提供了一种离子液体改性壳聚糖水凝胶及其制备方法和
应用，针对目前医用敷料制备复杂，功能化复杂的缺点，通过将离子液体改性的壳聚糖与醛基化的天然多糖材料进行混合，氨基与醛基发生席夫碱反应形成动态亚胺键，形成一种具有良好的生物相容性、抗菌性、止血促进伤口愈合的可注射水凝胶。
[0006]所述离子液体改性壳聚糖水凝胶由离子液体修饰的壳聚糖及其衍生物与醛基修饰的多糖类物质通过动态共价键和非共价键交联而成。
[0007]可选地，壳聚糖的分子量在1
‑
70万之间，脱乙酰度为65
‑
100％之间；
[0008]壳聚糖的衍生物包括羧甲基化壳聚糖、羟乙基壳聚糖中的至少一种；
[0009]所述离子液体单体选自咪唑类溴酸盐中的至少一种。
[0010]具体地，壳聚糖可以选用壳聚糖(脱乙酰度95％)、壳聚糖(脱乙酰度75％)、低粘度壳聚糖(<200kPa
·
s)、高粘度壳聚糖(>400kPa
·
s)中的至少一种。
[0011]可选地，咪唑类离子液体单体选自1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐，1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑溴盐，1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐，1
‑
羧甲基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐，1
‑
羧甲基
‑3‑
基咪唑溴盐，1
‑
羧甲基
‑3‑
基咪唑氯盐，1
‑
乙烯基
‑3‑
羧基咪唑氢溴酸盐，1
‑
乙烯基
‑3‑
丁酸咪唑氢溴酸盐，1
‑
乙烯基
‑3‑
己酸咪唑氢溴酸盐中的至少一种。
[0012]可选地，离子液体修饰的壳聚糖及其衍生物的制备方法为：
[0013]将壳聚糖或壳聚糖衍生物在水中分散均匀，然后按照壳聚糖或壳聚糖衍生物与离子液体单体的质量比1:0.5～3，加入离子液体单体，混合反应，得到离子液体修饰的壳聚糖及其衍生物。
[0014]可选地，反应的条件为：
[0015]反应温度为60～80℃，反应时间为12～24小时。
[0016]所述离子液体修饰的壳聚糖及其衍生物的制备方法还包括：对所述改性壳聚糖进行透析处理，除去未反应单体。
[0017]对于透析处理时间本申请没有特别限定，本领域技术人员可根据反应产物中单体去除的需求，进行选择。具体地，本申请中透析处理时间为4～5天。
[0018]所述方法还包括：对透析处理后的改性壳聚糖进行干燥处理，去除其中水分，得到固体产物。
[0019]对于干燥处理的具体操作方式本申请没有特别限定，本领域可根据干燥要求选取干燥设备和干燥参数。具体地，本申请采用冷冻干燥，干燥温度为
‑
40℃～
‑
10℃，干燥时间为24～48小时。
[0020]本申请通过引入离子液体对壳聚糖进行改性，得到了水溶性优异，生物相容性良好，具有抗菌性能的壳聚糖衍生材料，改性工艺简单，原料便宜易得。
[0021]本申请中醛基修饰的多糖类物质的制备方法包括：
[0022]将天然多糖以一定比例在去离子水中溶解，加入相应比例的高碘酸钠水溶液，避光反应一定时间后加入乙二醇终止反应。将反应液装入透析袋中透析3～5天除去杂质，冷冻干燥得到醛基修饰的天然多糖。
[0023]可选地，多糖类物质选自除壳聚糖及其衍生物外的天然多糖；
[0024]优选地，天然多糖选自葡聚糖、透明质酸、木葡聚糖、海藻酸钠中的至少一种。
[0025]可选地，离子液体改性壳聚糖水凝胶具有可注射性。
[0026]根据本申请的又一个方面，提供了上述离本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离子液体改性壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述水凝胶由离子液体修饰的壳聚糖及其衍生物与醛基修饰的多糖类物质通过动态共价键和非共价键交联而成。2.根据权利要求1所述的离子液体改性壳聚糖水凝胶，其特征在于，所述壳聚糖的分子量在1
‑
70万之间，脱乙酰度为65
‑
100％之间；所述壳聚糖的衍生物包括羧甲基化壳聚糖、羟乙基壳聚糖中的至少一种；所述离子液体单体选自咪唑类离子液体单体中的至少一种；优选地，所述咪唑类离子液体单体选自1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐，1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑溴盐，1
‑
羧乙基
‑3‑
甲基咪唑氯盐，1
‑
羧甲基
‑3‑
甲基咪唑硝酸盐，1
‑
羧甲基
‑3‑
基咪唑溴盐，1
‑
羧甲基
‑3‑
基咪唑氯盐，1
‑
乙烯基
‑3‑
羧基咪唑氢溴酸盐，1
‑
乙烯基
‑3‑
丁酸咪唑氢溴酸盐，1
‑
乙烯基
‑3‑
己酸咪唑氢溴酸盐中的至少一种；优选地，所述多糖类物质选自除壳聚糖及其衍生物外的天然多糖；进一步优选地，所述天然多糖选自葡聚糖、透明质酸、木葡聚糖、海藻酸钠中的至少一种。3.根据权利要求1所述的离子液体改性壳聚糖水凝胶，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈静，韦华，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：