一种温敏水凝胶材料及其制备方法技术

本发明专利技术属于生物材料制备领域，公开了一种温敏水凝胶材料及其制备方法。制备方法包括：(1)将壳聚糖加入稀乙酸溶液中搅拌并超声分散，得到溶液A；(2)将无水柠檬酸加入到溶液A中，水浴加热，得到溶液B；(3)将阿拉伯树胶溶于去离子水中，得到溶液C；(4)将溶液C加入到溶液B中，共混分散同时水浴加热，随后将其倒入24孔板中，添加一定量交联剂，静置，得到壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶材料。采用的温敏水凝胶制备方法，不产生污染物，绿色环保，操作简单；制备的水凝胶材料内部经交联形成了化学键，有较好的力学性能，在强度、生物相容性等方面得到了极大程度的改善，具有更好的机械强度以及延展性，并且具有温敏性。并且具有温敏性。并且具有温敏性。

【技术实现步骤摘要】
一种温敏水凝胶材料及其制备方法


[0001]本专利技术属于生物材料制备领域，具体涉及了一种温敏水凝胶材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]水凝胶是一种以水为分散介质的，有独特的三维网络结构的高分子聚合物材料，它能够吸收比自身大数十乃至数百倍的水分，可以显著溶胀而不溶解于水溶液中，并且还能保持物质本来的结构。水凝胶具有高含水量、三维结构、可调节的力学性能和微创传递能力，同时还具有生物可降解性、生物兼容性、来源广、成本低、易于规模化生产制备等优势，是一类很有前途的组织再生材料。
[0003]随着生命科学的飞速发展，由于功能性天然高分子水凝胶在生物降解性、生物相容性、材料来源和生产等方面的独特优势，在多个应用领域相关的研究也越来越多。水凝胶作为一种有潜力的修复材料常应用于软组织修复，它还可以加速不同组织的修复并促进伤口收缩愈合的能力，也被用于伤口敷料应用当中。此外，还作为药物载体十分适合于局部注射治疗。
[0004]壳聚糖(CS)是一种含有氨基的多糖，在节肢动物骨骼中广泛存在，其结构类似于天然存在的糖胺聚糖，在人体内被酶生物降解。CS具有良好的生物降解性、生物相容性和抗菌性，在药物传递领域得到了广泛的应用。然而，CS的快速降解特性及力学性能差等问题使其应用范围受到限制。因此，CS作为水凝胶医用材料通常需要与材料复合以改善其性能。
[0005]由于纯壳聚糖水凝胶的骨架结构往往会过于硬脆，受力后会发生破碎，机械性能很差，这限制了它们在组织工程中的应用。

技术实现思路

[0006]由于水凝胶结构类似于各种组织的细胞外基质，可在关节镜下输送，所以可以根据应用需要对其性能进行调整，例如其组成、交联度、交联方式以及细胞密度。理想状态下水凝胶材料能完美地模拟细胞外基质，特别是在承重关节中承受机械压力和负载。
[0007]为了克服现有技术纯壳聚糖水凝胶的骨架结构往往会过于硬脆，受力后会发生破碎，机械性能很差的技术问题，本专利技术通过添加阿拉伯树胶和柠檬酸复合改性增加了其柔性，克服了单一壳聚糖水凝胶的缺点，使得其具有更好的机械强度以及延展性。
[0008]与现有技术相比，本专利技术使用壳聚糖、无水柠檬酸和阿拉伯树胶，以戊二醛为交联剂，通过化学交联，提高了水凝胶的力学性能，得到生物相容性良好、有一定力学强度、对温度有智能响应的水凝胶。
[0009]无水柠檬酸是一种三元酸，在生物代谢中具有非常重要的作用，柠檬酸为食用酸类，可增强体内正常代谢，同时柠檬酸具有抗氧化性以及抗炎作用，可同时作为物理和化学交联的交联位点。
[0010]阿拉伯胶是阿拉伯胶树的分泌物，由于多产于阿拉伯国家而得名。阿拉伯树胶是一种多糖类天然高分子，它具有来源广泛、安全、可再生、可降解等优点。具有良好的理化特
性，广泛应用于食品、医药、造纸和纺织等行业，具有广阔的应用前景。
[0011]为了实现上述目的，本专利技术提供一种温敏水凝胶材料，为壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶材料，其中壳聚糖、无水柠檬酸和阿拉伯树胶的质量百分比分别为50～85％：5～10％：5～45％。
[0012]一种温敏水凝胶材料的制备方法，所述方法包括以下步骤：
[0013](1)将壳聚糖加入稀乙酸溶液中搅拌并超声分散，得到溶液A；
[0014](2)将无水柠檬酸加入到溶液A中，水浴加热，得到溶液B；
[0015](3)将阿拉伯树胶溶于去离子水中，得到溶液C；
[0016](4)将溶液C加入到溶液B中，共混分散同时水浴加热，得到溶液D，随后将其倒入24孔板中，添加交联剂，静置，得到壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶材料；
[0017]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(1)中壳聚糖的脱乙酰度为85～99％，分子量为100万。
[0018]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(1)中的稀乙酸质量分数为0.5～3％。
[0019]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(2)中无水柠檬酸为分析纯，纯度为99.5％以上。
[0020]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(3)中阿拉伯树胶为琥珀色颗粒状、医用级。
[0021]上述技术方案中，进一步地，所述步骤(4)中共混搅拌速度为500～1000r/min，水浴加热温度为40～70℃，搅拌时间为8～12h。
[0022]上述技术方案中，进一步地，所述交联剂为戊二醛水溶液、1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N
‑
羟基丁二酰亚胺(NHS)的2
‑
(N
‑
吗啉代)乙磺酸(MES)溶液、京尼平中的任意一种。
[0023]本专利技术通过将质量分数为2.5％的戊二醛水溶液或1
‑
(3
‑
二甲氨基丙基)
‑3‑
乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)/N
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羟基丁二酰亚胺(NHS)的2
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(N
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吗啉代)乙磺酸(MES)溶液或京尼平加入到溶液D中，使得柠檬酸和壳聚糖发生酰胺反应，水凝胶整体的交联度提高。阿拉伯树胶的加入可以改善水凝胶的脆性，最终将获得均质、韧性较好的温敏水凝胶复合物。
[0024]本专利技术的有益效果为：
[0025]壳聚糖具有非常优秀的亲水性，并且有很高的生物黏附性，所以本专利技术使用壳聚糖作为水凝胶材料，可以使其具有良好的多孔性和水膨胀性，从而使壳聚糖水凝胶拥有良好的组织相容性。柠檬酸的引入可以有效减轻机体的炎症反应，阿拉伯胶作为增稠剂加入使得水凝胶粘度变大，成型之后弹性更大且不易脆性开裂。
[0026]本专利技术制备方法不产生污染物，绿色环保，其操作简单；制备的水凝胶材料内部经交联形成化学键，可以更好地分散掉水凝胶的受力有较好的力学性能，在强度、生物相容性等方面也得到了极大程度的改善，并且具有温敏性。力学性能较好的水凝胶还可以增加自愈合性能或者回复性能，为其临床使用提供了便利。
附图说明
[0027]图1为实施例1制备的壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶的红外光谱图；
[0028]图2为实施例1制备的壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶的样品图；
[0029]图3为实施例1制备的温敏水凝胶的温度对溶胀性能影响图；
[0030]图4为本专利技术制备的温敏水凝胶的力学性能图。
具体实施方式
[0031]以下的实施例便于更好的理解本专利技术，但并不限定本专利技术。另外，下述实施例中，如无特殊说明，所用材料、试剂等均可从生物或化学试剂公司购买。
[0032]实施例1
[0033](1)脱乙酰度≥95％、分子量为100万的壳聚糖称量2g，在60℃水浴加热条件下，溶解于100mL、2％的稀乙酸溶液中，搅拌时间为1h；
[0034](2)随后称量0.2g无水柠檬酸加入到步骤1中得到的溶液，继续搅拌1h，设置搅拌速度本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种温敏水凝胶材料，其特征在于，为壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶材料，其中壳聚糖、无水柠檬酸和阿拉伯树胶的质量百分比分别为50～85％：5～10％：5～45％。2.一种温敏水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：(1)将壳聚糖加入稀乙酸溶液中搅拌并超声分散，得到溶液A；(2)将无水柠檬酸加入到溶液A中，水浴加热，得到溶液B；(3)将阿拉伯树胶溶于去离子水中，得到溶液C；(4)将溶液C加入到溶液B中，共混分散同时水浴加热，得到溶液D，随后将其倒入24孔板中，添加交联剂，静置，得到壳聚糖/无水柠檬酸/阿拉伯树胶温敏水凝胶材料。3.如权利要求2所述的一种温敏水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中壳聚糖的脱乙酰度为85～99％，分子量为100万。4.如权利要求2所述的一种温敏水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中的稀乙酸质量分数为0.5～3％。5.如权利要求2所述的一种温敏水凝胶材料的制备方法，其特征在于，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢春兰，罗艳荣，杨东旭，张晓琳，
申请(专利权)人：大连大学，
类型：发明
国别省市：