一种壳聚糖水凝胶及其制备方法技术

本发明专利技术涉及高分子水凝胶领域，具体公开一种壳聚糖水凝胶的制备方法，包括步骤：S1将壳聚糖溶于稀酸溶剂中，配制壳聚糖溶液；S2在氧化剂存在下，使所述壳聚糖溶液发生氧化反应，得到预聚体溶液；S3在酸性条件，使所述预聚体溶液发生自交联反应，得到壳聚糖水凝胶。本发明专利技术采用本体自交联方法制备壳聚糖水凝胶，工艺简单，获得的壳聚糖水凝胶在具备良好稳定性的同时，还保持了良好生物相容性；且其理化性质可以通过调控工艺条件得以调节。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及高分子水凝胶领域，具体公开一种壳聚糖水凝胶的制备方法，包括步骤：S1将壳聚糖溶于稀酸溶剂中，配制壳聚糖溶液；S2在氧化剂存在下，使所述壳聚糖溶液发生氧化反应，得到预聚体溶液；S3在酸性条件，使所述预聚体溶液发生自交联反应，得到壳聚糖水凝胶。本专利技术采用本体自交联方法制备壳聚糖水凝胶，工艺简单，获得的壳聚糖水凝胶在具备良好稳定性的同时，还保持了良好生物相容性；且其理化性质可以通过调控工艺条件得以调节。【专利说明】
本专利技术涉及高分子水凝胶领域，具体涉及。
技术介绍
壳聚糖(Chitosan，CS)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。因此，壳聚糖类水凝胶(CS hydrogel)受广泛关注性能优异的高分子水凝胶，已经广泛地应用于生物医学材料领域，如壳聚糖水凝胶药物释放系统等。目前，应用于生物医学工程领域的壳聚糖类水凝胶，一般采取添加额外的化学交联剂，与壳聚糖糖苷环上的2-NH2、3-0H及6-0H等活性位点进行反应化学交联，构成壳聚糖类水凝胶网络结构。化学交联剂一般为戊二醛，京尼平等多功能活性基团的化学物质。如杨旭东等采用戊二醛作为化学交联剂，在醋酸溶液中成功制备了壳聚糖水凝胶，并优化了制备壳聚糖水凝胶的工艺条件。但采用这样的化学交联制备水凝胶会带来一些弊端，具体如下:交联剂引入，从物理化学性质上会对壳聚糖材料有一定的影响，如细胞毒性等，可能影响壳聚糖材料良好的生物相容性，或因改变了壳聚糖材料携带的正电荷，而影响壳聚糖材料具有的抗菌性_L化学交联制备水凝胶过程，工艺比较冗长，需要较多的物理或化学过程，成本相对较高，不利于壳聚糖水凝胶的产业化。因此，还需要一种简便的工艺用于制备壳聚糖水凝胶，以克服化学交联法的各个弊端。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于克服化学交联法制备壳聚糖水凝胶时，因交联剂的引入对壳聚糖性质的不利影响，提供一种改进的方法制备壳聚糖水凝胶。本专利技术的技术方案包括一种壳聚糖水凝胶的制备方法，包括步骤:S1将壳聚糖溶于稀酸溶剂中，配制壳聚糖溶液；S2在氧化剂存在下，使所述壳聚糖溶液发生氧化反应，得到预聚体溶液；S3在酸性条件，使所述预聚体溶液发生自交联反应，得到壳聚糖水凝胶。一些实施例中，所述制备方法还可以包括用水洗涤去除可溶性杂质，以纯化壳聚糖水凝胶的步骤。所述稀酸溶剂可以为稀醋酸、稀盐酸，等等，或是它们的任意组合。所述壳聚糖溶液的浓度可以为l_20wt%。所述氧化剂可以为高碘酸类氧化剂、高锰酸类氧化剂、氯酸类氧化剂，或它们的任意组合，例如可以为高碘酸钠、高锰酸钾、氯酸钾，或它们的任意组合。所述氧化剂的用量可以为使得壳聚糖糖苷环与氧化剂的摩尔比为1:(0.5-2)。所述氧化反应可以在40_80°C进行。步骤S3中所述酸性条件的pH可以为1-6。本专利技术还提供一种根据以上制备方法得到的壳聚糖水凝胶。本专利技术采用本体自交联法制备壳聚糖水凝胶，制备过程简便、成本低廉，可以通过调控工艺条件调节水凝胶的理化性质。由于未引入化学交联剂，得到的壳聚糖水凝胶保持了壳聚糖材料的优异特性，和良好的生物相容性。且壳聚糖水凝胶内部通过共价键结合，稳定性佳。提高了壳聚糖水凝胶的应用价值。【专利附图】【附图说明】图1示出根据本专利技术的壳聚糖类水凝胶制备流程图。【具体实施方式】本专利技术涉及新型壳聚糖水凝胶的制备，具体制备方案参见图1。利用壳聚糖主链糖苷环上存在特异结构，脱乙酰基后的糖苷环上2、3号相邻位置上存在相邻的2-NH2和3-0H，该特别结构存在一定的还原性。在合适氧化剂作用下，可以使糖苷环断裂，形成两个活性醛基基团，然后自身利用醛基和羟基在在酸性环境的催化作用下，共价形成新型的壳聚糖本体构建壳聚糖水凝胶。具体地，根据本专利技术制备壳聚糖水凝胶的方法主要包括三个步骤。首先在步骤SI，将壳聚糖溶于稀酸溶剂中，配制壳聚糖溶液。在稀酸溶剂中壳聚糖分子链可以充分伸展。稀酸溶剂例如可以是稀醋酸、稀盐酸，等等，其浓度例如可以为lwt%。壳聚糖溶液的浓度可以为l_20wt%。该过程可以伴随适当加热，以促使溶解充分并加速溶解过程。例如可以水浴加热到80°C，维持I小时。壳聚糖溶液的浓度会对产物的性能具有一定影响，例如直接决定水凝胶交联的孔隙率及流变性能。 之后是步骤S2，在氧化剂存在下，使所述壳聚糖溶液发生氧化反应，得到预聚体溶液。氧化剂可以选用高碘酸类氧化剂，如高碘酸钠；高锰酸类氧化剂，如高锰酸钾；氯酸类氧化剂，如氯酸钾，等等，或者多种氧化剂的组合。氧化剂的量根据需要确定，通常可以使壳聚糖糖苷环与氧化剂的摩尔比在1:(0.5-2)的范围。氧化反应可以在升高的温度进行，例如可以使反应体系在40_80°C之间的温度，反应例如3小时。能明显观察到溶液的粘度降低，溶液清澈。说明糖苷环在氧化剂作用下发生断裂，得到活性醛基基团。氧化剂类型和用量的不同，以及反应温度和时间的不同，均会对壳聚糖糖苷环的氧化断链程度产生影响。因此实践中，可以通过调节所用氧化剂的类型、氧化剂的用量、反应温度，以及反应时间，实现对产物壳聚糖水凝胶理化性质的调节。例如，当使用足够量、足够氧化能力的氧化剂，在较高的反应温度反映较长时间时，可以使几乎所有的壳聚糖糖苷环氧化断链，经随后的交联反应，得到的壳聚糖水凝胶相应地具有相对较高的硬度和粘弹性。或者，调节氧化剂的用量和类型，以及反应温度和时间，以使适量的壳聚糖糖苷环断链，并经随后交联反应，制备得到的壳聚糖水凝胶可以具有适当的硬度和粘弹性。最后在步骤S3，在酸性条件，使所述预聚体溶液发生自交联反应，得到壳聚糖水凝胶。该酸性条件的PH可以在1-6的范围。例如可以使用浓盐酸、稀硫酸、稀硝酸等等，或是它们的任意混合物，实现对反应体系PH的调节。通过选择合适醛基与羟基交联体系pH值，促使主链上醛基和羟基反应，获得不同性能的壳聚糖水凝胶。自交联反应可以在室温进行，为使糖苷环上的醛基与羟基充分反应，反应时间可以在10-36小时的范围。采用Perkin-Elmer公司型号为DMA-7的动态力学分析仪来对获得的水凝胶流变性能进行检测，获得储存模量(G’ )和损耗模量(G’ ’)。根据本专利技术的制备方法还可以对得到的壳聚糖水凝胶进一步纯化，例如，用水浸泡洗涤，以去除可溶性杂质。该方法操作简单，工艺简易，降低成本，并提高了壳聚糖水凝胶的应用价值。利用壳聚糖生物材料进行本体聚合，共价化学交联形成壳聚糖类新型水凝胶，制备过程中未引入化学交联剂等化学物质，保持了壳聚糖材料的优异特性，具备良好的生物相容性及可降解特性。很好地填补了目前国内外壳聚糖水凝胶材料存在的缺点。本方法获得的新型壳聚糖水凝胶，采用共价键结合构造，稳定性良好，同时可以通过调控工艺条件，可以获得一系列不同理化性质的水凝胶，硬度和粘弹性可以在较宽的范围内调控。例如，可以通过调节原始壳聚糖材料溶液的浓度及氧化剂与壳聚糖材料糖苷环的摩尔比例，来调控壳聚糖材料断链程度，从而控制壳聚糖新型水凝胶的性能。或者通过选择合适醛基与羟基交联体系pH值，促使主链上醛基和羟基反应，获得不同性能的壳聚糖水凝胶。可见，本专利技术的制备方法扩大了壳聚糖水凝胶的应用范围，解决了目前壳聚糖水凝胶面临的困难，为其在生物医学工程领域的应用奠本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于，包括步骤：S1将壳聚糖溶于稀酸溶剂中，配制壳聚糖溶液；S2在氧化剂存在下，使所述壳聚糖溶液发生氧化反应，得到预聚体溶液；S3在酸性条件，使所述预聚体溶液发生自交联反应，得到壳聚糖水凝胶。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：阮长顺，潘浩波，蔡青青，蒋立新，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：