CN101215389B - 一种壳聚糖水凝胶及其制备方法 - Google Patents

一种壳聚糖水凝胶及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明的壳聚糖水凝胶的组分及其重量百分比含量为:壳聚糖1-5%、氢氧化钾1-10%、氢氧化钠0.5-8%、尿素0.5-6%、其余为水。本发明采用预处理的具有一定酰化度的壳聚糖直接与碱溶液混合,不添加任何交联剂,经低温处理,即可得到壳聚糖物理水凝胶,制备方法简便。通过对处理时间、原料配比等条件的选择,凝胶点温度可以调控在20℃~30℃,且该凝胶具有可逆的温度响应性,有望用作温敏材料等。

Description

一种壳聚糖水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖水凝胶及其制备方法。
背景技术
壳聚糖是自然界中唯一的阳性线性多糖,其基本单位为葡萄糖胺,具有生物相容性好、无毒性和副作用、来源丰富等特点,已在食品工业、药物制剂、医用高分子材料的合成等领域得到广泛的开发和应用。基于不同机理(共价、离子、氢键),壳聚糖可以形成水凝胶,这已经有不少相关报道。壳聚糖与戊二醛等可以形成化学凝胶,也可以和氢硫基乙酸、丙烯酸、草酸等形成物理凝胶。另外壳聚糖与金属离子或是其他生物聚合物(例如:还原胶、卡拉胶等)通过静电作用形成离子交联键而成为凝胶。然而,这些壳聚糖水凝胶的形成均需另外加入交联剂,形成的化学性凝胶不具有温度可逆性,形成的物理凝胶虽具有可逆性,但有的稳定性较差,有的凝胶温度不可调控。
发明内容
本发明的目的是提供一种不含任何交联剂,具有可逆的温度响应性的壳聚糖水凝胶及其制备方法。
本发明的壳聚糖水凝胶,其组分及其重量百分比含量为:
壳聚糖             1-5%
氢氧化钾           1-10%
氢氧化钠           0.5-8%
尿素               0.5-6%
其余为水。
壳聚糖水凝胶的制备方法,其步骤为:
1)将脱乙酰度50%~80%、分子量20万~80万的壳聚糖溶解于体积浓度为2-30%乙酸水溶液中,然后加入甲醇和乙酐,壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10-90∶5-85∶0.3-1.5,充分搅拌混合均匀后,静置6-12h,再加入摩尔浓度为0.3-1.5mol/L的碱的乙醇溶液反应形成凝胶;
2)将凝胶过滤,用蒸馏水反复清洗,烘干,得到预处理的壳聚糖;
3)将处理后的壳聚糖分散于质量浓度为0.5-8%氢氧化钠水溶液、质量浓度为1-10%氢氧化钾水溶液和质量浓度为0.5-6%尿素水溶液的混合溶液中,氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2,待壳聚糖充分溶胀后,在-10℃~0℃处理12h~24h。
本发明的有益效果在于:
本发明采用具有一定酰化度的壳聚糖直接与碱溶液混合,不添加任何交联剂,经低温处理,即可得到壳聚糖物理水凝胶,制备方法简便。通过对处理时间、原料配比等条件的选择,凝胶点温度可以调控在20℃~30℃,且该凝胶具有可逆的温度响应性,有望用作温敏材料等。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明:
实施例1:
分子量60万,脱乙酰度50%的壳聚糖加入到体积浓度为30%的乙酸水溶液中,搅拌形成稳定溶液,再向溶液中加入甲醇和乙酐,壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶35∶85∶0.3,混合均匀,充分搅拌,静置12小时,再加入摩尔浓度为0.5mol/L的碱的乙醇溶液沉淀形成凝胶;将凝胶过滤、洗涤、干燥,得到预处理的壳聚糖;然后将预处理获得的壳聚糖搅拌分散于质量浓度为0.5%的氢氧化钠水溶液、质量浓度为8%的氢氧化钾水溶液和质量浓度为0.5%的尿素水溶液的混合溶液中,氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2,待壳聚糖充分溶胀后,在-10℃处理12h,即得可逆的温敏性水凝胶,该水凝胶的凝胶点为20-24℃。制备获得的水凝胶在温度高于凝胶点时形成凝胶,温度低于凝胶点时则以溶液状态存在,且这种溶液-凝胶的状态随温度的转变可多次重现。
实施例2:
分子量20万,脱乙酰度70%的壳聚糖加入到体积浓度为20%的乙酸水溶液中形成稳定溶液,再向溶液中加入甲醇和乙酐,壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10∶30∶1.2,混合均匀,充分搅拌,静置6小时,溶液用摩尔浓度为1.5mol/L的碱的乙醇溶液沉淀,将凝胶过滤、洗涤、干燥,得到预处理的壳聚糖;将预处理获得的壳聚糖分散于质量浓度为4%的氢氧化钠水溶液、质量浓度为10%的氢氧化钾水溶液和质量浓度为3.5%的尿素水溶液的混合溶液中,氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2,待壳聚糖充分溶胀后,在0℃处理24h,即得可逆的温敏性水凝胶,该水凝胶的凝胶点介于23-27℃。制备获得的水凝胶在温度高于凝胶点时形成凝胶,温度低于凝胶点时则以溶液状态存在,且这种溶液-凝胶的状态随温度的转变可多次重现。
实施例3:
分子量80万,脱乙酰度80%的壳聚糖加入到体积浓度为2%的乙酸水溶液中形成稳定溶液,再向溶液中加入甲醇和乙酐,壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶90∶5∶1.5,混合均匀,充分搅拌,静置9小时,溶液用摩尔浓度为0.3mol/L的碱的乙醇溶液沉淀,将凝胶过滤、洗涤、干燥,得到预处理的壳聚糖;将预处理获得的壳聚糖分散于质量浓度为8%的氢氧化钠水溶液、质量浓度为2%的氢氧化钾水溶液和质量浓度为6%的尿素水溶液的混合溶液中,氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2,待壳聚糖充分溶胀后,在-8℃处理16h,即得可逆的温敏性水凝胶,该水凝胶的凝胶点介于25-30℃。制备获得的水凝胶在温度高于凝胶点时形成凝胶,温度低于凝胶点时则以溶液状态存在,且这种溶液-凝胶的状态随温度的转变可多次重现。

Claims (2)

1.一种壳聚糖水凝胶,其特征是它的组分及其重量百分比含量为:
预处理的壳聚糖     1-5%
氢氧化钾           1-10%
氢氧化钠           0.5-8%
尿素               0.5-6%
其余为水;
壳聚糖预处理的方法如下:
1)将脱乙酰度50%~80%、分子量20万~80万的壳聚糖溶解于体积浓度为2-30%乙酸水溶液中,然后加入甲醇和乙酐,壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10-90∶5-85∶0.3-1.5,充分搅拌混合均匀后,静置6-12h,再加入摩尔浓度为0.3-1.5mol/L的碱的乙醇溶液反应形成凝胶;
2)将凝胶过滤,用蒸馏水反复清洗,烘干,得到预处理的壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖水凝胶的制备方法,其特征是步骤为:
1)将脱乙酰度50%~80%、分子量20万~80万的壳聚糖溶解于体积浓度为2-30%乙酸水溶液中,然后加入甲醇和乙酐,壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10-90∶5-85∶0.3-1.5,充分搅拌混合均匀后,静置6-12h,再加入摩尔浓度为0.3-1.5mol/L的碱的乙醇溶液反应形成凝胶;
2)将凝胶过滤,用蒸馏水反复清洗,烘干,得到预处理的壳聚糖;
3)将处理后的壳聚糖分散于质量浓度为0.5-8%氢氧化钠水溶液、质量浓度为1-10%氢氧化钾水溶液和质量浓度为0.5-6%尿素水溶液的混合溶液中,氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2,待壳聚糖充分溶胀后,在-10℃~0℃处理12h~24h。
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