CN101074286A - pH敏感性水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种pH敏感性水凝胶及其制备方法。该水凝胶由羧甲基壳聚糖、聚甲基乙烯基醚、交联剂戊二醛和水组成，其中羧甲基壳聚糖与聚甲基乙烯基醚的摩尔比为1∶0.25～1.5；交联剂戊二醛与羧甲基壳聚糖的摩尔比为1∶10～30，余量为水。该水凝胶的制备方法为：搅拌下，将羧甲基壳聚糖和聚甲基乙烯基醚按1∶0.25～1.5的摩尔比溶于去离子水中，并使其充分混合，同时控制羧甲基壳聚糖和聚甲基乙烯基醚的浓度在0.05～0.1M范围；再按与羧甲基壳聚糖摩尔比为1∶10～30的比例，向上述混合溶液中滴加戊二醛，继续搅拌反应30～60分钟，静置后注入模具中，室温下干燥至衡重，即得半互穿网络pH敏感性水凝胶。发明所得水凝胶不仅具有良好的pH敏感性，PVME的加入改善了CMCS又硬又脆的缺点，使得到的材料具有高黏着力和柔软性，并且这种水凝胶可在一定条件下降解，作为药物缓释载体具有潜在应用价值。

Description

pH敏感性水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种pH敏感性水凝胶及其制备方法，特别是一种具有半互穿网络结构的pH敏感性水凝胶及其制备方法。
背景技术
高分子凝胶是指一种充满液体的大分子网络，即由网状结构的高聚物和溶剂组成。它是介于液体和固体之间的三维网络，既有液体样的运动性和流动性，又具有固体样的形稳性。当大分子骨架具有亲水性时，其充满的液体可以是水或者水溶液，这种凝胶被称为亲水性凝胶，简称水凝胶。
智能水凝胶是对外界环境(如温度、pH、离子强度、光和特异化学物质等)细微变化而作出响应的一类水凝胶。pH敏感性水凝胶是其体积随环境pH值变化的高分子水凝胶，这种水凝胶可以作为载体，保护蛋白和多肽类药物，并且使药物在温和位置释放，从而实现药物经肠胃道给药的有效性。由于智能水凝胶在药物控释系统、记忆开关元件、人造肌肉等方面有着潜在的应用，近十几年来引起了国内外的广泛关注。
互穿网络技术(IPN)是以化学的方法来实现聚合物物理共混的一种新技术。包括全互穿网络技术(IPN)和半互穿网络技术(semi-IPN)。在IPN网络中个聚合物网络具有相对的独立性，同时具有一定的依赖性，与单独的聚合物网络相比，通过IPN技术形成的聚合物网络性能更优越。
羧甲基壳聚糖(CMCS)是壳聚糖的衍生物，是一种两性聚电解质，具有水溶性、保湿性、成膜性、安全无毒性、抗菌性等优良性能，被广泛应用于化妆品、保鲜、医药等方面，是近年来研究较多的壳聚糖衍生物之一。目前对CMCS的研究主要集中在微球的制备和共混体系，对CMCS半互穿网络水凝胶研究得比较少。马敬红等人制备了CMCS/聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)半互穿网络水凝胶，其中PNIPAAm交联后形成三维网络，CMCS以线形分子的形式互穿于网络中，并研究了水凝胶的溶胀性能。然而交联的PNIPAAm水凝胶本身无法在体内降解，这就大大限制了其应用。目前，用半互穿网络技术，制备具有pH敏感性的可生物降解PVME/CMCS水凝胶未见报道。
发明内容
本发明的目的之一在于提供一种具有pH敏感性的水凝胶。
本发明的目的之二在于提供该水凝胶的制备方法。
为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种pH敏感性水凝胶，其特征在于该水凝胶由羧甲基壳聚糖、聚甲基乙烯基醚、交联剂戊二醛和水组成，其中羧甲基壳聚糖与聚甲基乙烯基醚的摩尔比为1∶0.25～1.5；交联剂戊二醛与羧甲基壳聚糖的摩尔比为1∶10～30，余量为水。
上述的羧甲基壳聚糖通过交联剂形成交联网络，而聚甲基乙烯基醚通过物理作用力半互穿于其中形成半互穿网络结构的共混物。
上述的羧甲基壳聚糖分子量范围是：10000～20000；所述的聚甲基乙烯基醚分子量范围：20000～50000。
一种上述的pH敏感性水凝胶的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：搅拌下，将羧甲基壳聚糖和聚甲基乙烯基醚按1∶0.25～1.5的摩尔比溶于去离子水中，并使其充分混合，同时控制羧甲基壳聚糖和聚甲基乙烯基醚的浓度在0.05～0.1M范围；再按与羧甲基壳聚糖摩尔比为1∶10～30的比例，向上述混合溶液中滴加戊二醛，继续搅拌反应30～60分钟，静置后注入模具中，室温下干燥至衡重，即得半互穿网络pH敏感性水凝胶。
本发明以羧甲基壳聚糖CMCS为交联网络，利用氢键等物理作用使聚甲基乙烯基醚(PVME)半互穿于其中，并通过控制两种大分子的投料比例和交联剂的用量，来调节制得的水凝胶的平衡溶胀度，从而实现水凝胶在不同应用领域的应用。本发明所得水凝胶不仅具有良好的pH敏感性，PVME的加入改善了CMCS又硬又脆的缺点，使得到的材料具有高黏着力和柔软性，并且这种水凝胶可在一定条件下降解，作为药物缓释载体具有潜在应用价值。
具体实施方式：
实施例一：0.1M羧甲基壳聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按体积比15∶15的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加0.75ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0时的平衡溶胀度为1395％，pH＝3.0时的平衡溶胀度为185％，pH＝4.4时的平衡溶胀度为544％，pH＝7.4时的平衡溶胀度为1622％。
实施例二：0.1M羧甲基壳聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按体积比12∶18的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加0.6ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4时的平衡溶胀度分别为630％，322％，129％和409％。
实施例三：0.1M羧甲基壳聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按摩尔比18∶12的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加0.9ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4时的平衡溶胀度分别为1052％，93％，330％和1458％。
实施例四：0.1M羧甲基壳聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按体积比15∶15的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加1.5ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4时的平衡溶胀度分别为835％，144％，274％和590％。
实施例五：0.1M羧甲基壳聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按摩尔比15∶15的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加0.5ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4时的平衡溶胀度分别为729％，502％，284％和857％。
实施例六：0.05M羧甲基壳聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按摩尔比24∶6的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加0.5ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4时的平衡溶胀度分别为977％，92％，309％和1417％。
实施例七：0.1M羧甲基壳聚糖和0.05M聚甲基乙烯基醚按摩尔比20∶10的比例混合，磁力搅拌120分钟，使其充分混合，滴加0.5ml 1wt％的戊二醛，继续搅拌反应1h，静置5分钟后在聚四氟乙烯模具中浇膜，室温下挥发至衡重。所得水凝胶在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4时的平衡溶胀度分别为941％，89％，267％和1233％。

Claims (4)

1.一种pH敏感性水凝胶，其特征在于该水凝胶由羧甲基壳聚糖、聚甲基乙烯基醚、交联剂戊二醛和水组成，其中羧甲基壳聚糖与聚甲基乙烯基醚的摩尔比为1∶0.25～1.5；交联剂戊二醛与羧甲基壳聚糖的摩尔比为1∶10～30，余量为水。
2.根据权利要求1所述的pH敏感性水凝胶，其特征在于所述的羧甲基壳聚糖通过交联剂形成交联网络，而聚甲基乙烯基醚通过物理作用力半互穿于其中形成半互穿网络结构的共混物。
3.根据权利要求1或2所述的pH敏感性水凝胶，其特征在于所述的羧甲基壳聚糖分子量范围是：10000～20000；所述的聚甲基乙烯基醚分子量范围：20000～50000。
4.一种根据权利要求1所述的pH敏感性水凝胶的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：搅拌下，将羧甲基壳聚糖和聚甲基乙烯基醚按1∶0.25～1.5的摩尔比溶于去离子水中，并使其充分混合，同时控制羧甲基壳聚糖和聚甲基乙烯基醚的浓度在0.05～0.1M范围；再按与羧甲基壳聚糖摩尔比为1∶10～30的比例，向上述混合溶液中滴加戊二醛，继续搅拌反应30～60分钟，静置后，室温下干燥至衡重，即得半互穿网络pH敏感性水凝胶。
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Assignor: Shanghai University

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Denomination of invention: pH-sensitive hydrogen and its production

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Record date: 20100317

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