一种基于酶促反应调控的壳聚糖/γ-聚谷氨酸/单宁酸水凝胶及其制备方法和应用技术

本发明专利技术公开了一种基于酶促反应调控的壳聚糖/γ

【技术实现步骤摘要】
一种基于酶促反应调控的壳聚糖/
γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及一种基于酶促反应调控的壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]生物大分子水凝胶具有高生物相容性，在伤口敷料或给药系统领域具有广阔的应用前景。然而，因结构固定，传统水凝胶载药范围受限，表现为装载药物类型单一和装载量无法控制。
[0003]单宁酸(Tannic acid，TA)是一种天然的、植物衍生的多酚，含有丰富的邻苯三酚和邻苯二酚基团，可以与生物聚合物如胶原蛋白、壳聚糖、明胶和蛋白进行非共价作用。由于其结构中含有大量的羟基，与其他高分子材料形成氢键，广泛应用于生物材料的设计，包括表面功能化、蛋白质修饰和生物材料交联等。此外，TA还具有抗菌，抗氧化和抗炎性能，并已应用于伤口治疗。
[0004]目前，限制水凝胶应用的难题主要是其机械性能差和结构难以调节，已有研究主要聚焦水凝胶改性接枝等，未见基于酶促反应调控壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶的制备方法。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种基于酶促反应调控的壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶及其制备方法和应用，本专利技术以壳聚糖、γ
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聚谷氨酸和单宁酸为水凝胶的主要成分，基于流延法制得水凝胶复合膜，通过单宁酶酶解水凝胶复合膜进行调控，酶解后的复合膜不仅具有优良的机械性能、吸保水性能、抗氧化性、水蒸气透过率，而且能够通过酶促反应调控载药类型，具有作为药物载体或伤口辅料进行应用的潜力。
[0006]本专利技术采取的技术方案如下：
[0007]基于酶促反应调控的壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
[0008](1)将γ
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聚谷氨酸和单宁酸在碱溶液中加热搅拌至完全溶解，随后加入壳聚糖搅拌使其均匀分散；
[0009](2)向步骤(1)中缓慢滴加冰醋酸溶液至壳聚糖完全溶解，继续搅拌反应20～50min；冰醋酸的存在可促进壳聚糖在溶液中溶解；
[0010](3)将步骤(2)得到的反应液在40～60℃静置烘干形成水凝胶膜；
[0011](4)将烘干后的水凝胶膜在碱溶液中浸泡，然后以蒸馏水反复清洗后烘干；用碱溶液浸泡可中和水凝胶膜中的冰醋酸溶液，起到增塑的作用，能够提高膜的机械性能，经蒸馏水反复清洗可除去膜表面残留的碱溶液；
[0012](5)将步骤(4)中的水凝胶膜裁剪后于蒸馏水中浸泡至达到溶胀平衡；在完全溶胀
情况下能够降低膜材料的传质阻力，加快步骤(6)中酶向膜材料内部的扩散，提高酶解效率。
[0013](6)将步骤(5)中的水凝胶膜在预热后的单宁酶溶液中浸泡5～40min，然后再在乙醇中浸泡5
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10min以终止酶反应。；
[0014](7)取出步骤(6)中的水凝胶膜，用去离子水反复冲洗后烘干。
[0015]步骤(1)中，所述γ
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聚谷氨酸和单宁酸质量比为0.5
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5:1，优选为0.5
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1.5:1，更优选为1:1；所述γ
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聚谷氨酸和单宁酸总质量与壳聚糖质量的比值为1:3～6，优选1:3；所述聚谷氨酸、壳聚糖、单宁酸在碱溶液中的总浓度为10～30mg/mL。
[0016]步骤(1)中，所述碱溶液为pH为8
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10的NaOH溶液；所述γ
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聚谷氨酸在碱溶液中的浓度为1
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5mg/mL；所述加热搅拌的温度为40～60℃。
[0017]步骤(2)中，所述冰醋酸溶液的pH为2～4；冰醋酸的滴加速度为每1min滴加一滴；冰醋酸与步骤(1)中的碱溶液的体积之比为3
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5:1。
[0018]步骤(4)中，所述碱溶液为0.05～0.5mol/L NaOH溶液；浸泡时间为1.5～3.5h；以蒸馏水反复清洗至水凝胶膜的pH为7.0。
[0019]步骤(6)中，所述酶溶液为30
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50U/mL单宁酶溶液，其预热温度为40～60℃。
[0020]步骤(6)中，所述水凝胶膜与酶溶液的质量体积比为1mg:2～10mL。
[0021]步骤(6)中，所述乙醇的体积分数为90～95％，水凝胶膜与乙醇的质量体积比为10
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15mg:1mL
[0022]步骤(3)、(4)(7)中，所述烘干的温度为40～60℃。
[0023]本专利技术还提供了根据所述的制备方法制备得到的水凝胶复合膜，其具有良好的机械性能、吸保水性能、抗氧化性能及对带负电的药物的装载能力，并具有一定的抑菌能力。
[0024]本专利技术还提供了所述的水凝胶复合膜作为药物载体或伤口敷料的应用。
[0025]本专利技术提供的基于酶促反应调控的壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶的制备方法中，首先以生物相容性优良、安全无毒可降解的壳聚糖、γ
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聚谷氨酸、单宁酸为原料，单宁酸是一种天然的、植物衍生的多酚，含有丰富的邻苯三酚和邻苯二酚基团，可以与生物聚合物如胶原蛋白、壳聚糖、明胶和白蛋白通过非共价相互作用，其加入到膜反应体系之后，不仅不会破坏膜的结构，其成分中的酚羟基还会与γ
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聚谷氨酸和壳聚糖的相关基团产生氢键作用，在一定程度上增强膜的性能。
[0026]本专利技术原料中的壳聚糖和γ
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聚谷氨酸结构中含有大量羧基、羟基等亲水基团，具有较强的锁水能力，通过γ
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聚谷氨酸的羧基、壳聚糖的氨基之间的静电及与单宁酸之间的氢键作用制备壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶，其对带正电的药物有较好的装载能力；然后再将其经单宁酶酶解，经单宁酶酶解后，壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶中的单宁酸会降解为没食子酸，没食子酸可与凝胶网络产生更多的氢键，使水凝胶网络重构，并在水凝胶的内部形成具有更好保水性的空腔，酶解后的复合膜不仅具有更优的机械性能，而且还具有优异的吸保水性能、抗氧化性、水蒸气透过率及对带负电的药物的装载能力，并具有一定的抑菌能力。
[0027]与现有技术相比，本专利技术具有如下优点：
[0028](1)本专利技术首次提出以壳聚糖、γ
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聚谷氨酸和单宁酸为水凝胶的主要成分，通过静电作用与氢键作用得到的水凝胶较壳聚糖/γ
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聚谷氨酸水凝胶具有较好的机械性能以
及吸保水性能。
[0029](2)本专利技术以单宁酶酶解壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶，能够有效实现对水凝胶膜结构、性能、及载药类型的调控，壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶在酶解之前，单宁酸中相邻的酚羟基能够以氧负离子的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.基于酶促反应调控的壳聚糖/γ
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聚谷氨酸/单宁酸水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：(1)将γ
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聚谷氨酸和单宁酸在碱溶液中加热搅拌至完全溶解，随后加入壳聚糖搅拌使其均匀分散；(2)向步骤(1)中缓慢滴加冰醋酸溶液至壳聚糖完全溶解，继续搅拌反应20～50min；(3)将步骤(2)得到的反应液在40～60℃静置烘干形成水凝胶膜；(4)将烘干后的水凝胶膜在碱溶液中浸泡，然后以蒸馏水反复清洗后烘干；(5)将步骤(4)中的水凝胶膜裁剪后于蒸馏水中浸泡至达到溶胀平衡；(6)将步骤(5)中的水凝胶膜在预热后的单宁酶溶液中浸泡5～40min，然后再在乙醇中浸泡5
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10min；(7)取出步骤(6)中的水凝胶膜，用去离子水反复冲洗后烘干。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述γ
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聚谷氨酸和单宁酸质量比为0.5
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5:1；所述γ
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聚谷氨酸和单宁酸总质量与壳聚糖质量的比值为1:3～6；所述聚谷氨酸、壳聚糖、单宁酸在碱溶液中的总浓度为10～30mg/mL。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述碱溶液为pH为8
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【专利技术属性】
技术研发人员：聂光军，余晨锐，王梦梦，岳文瑾，韩振兴，占远，
申请(专利权)人：安徽工程大学，
类型：发明
国别省市：