CN101665589A - 甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开的甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法，步骤包括：将甲壳素纤维加入到稀醋酸水溶液中，再加入壳聚糖粉末，充分搅拌，获得分散有甲壳素纤维的壳聚糖溶液，静置脱泡；将壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，再将分散有甲壳素纤维的壳聚糖溶液注入模具中，经碱性凝固液渗透扩散，自行组装得到甲壳素纤维增强改性的壳聚糖凝胶棒材，用蒸馏水洗涤至中性，干燥。本发明制得的甲壳素纤维增强改性的三维壳聚糖棒材力学性能优良，可满足骨折内固定的临床使用要求。
Description
技术领域
本发明涉及甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法。
背景技术
甲壳素是一种可再生的天然高分子材料，在自然界中的含量仅次于纤维素，主要存在于甲壳类动物的壳中，其资源丰富、环境友好。壳聚糖是由甲壳素在浓度为40-45％的NaOH溶液中部分脱乙酰化而得，在医学、生物化学、分析化学和化学工业等领域有着广泛的应用。甲壳素和壳聚糖的分子链都是由乙酰氨基葡萄糖和脱乙酰氨基葡萄糖通过无规或者嵌段分布组成，两者的差别在于脱乙酰度的不同，当脱乙酰度低于50％时，将其命名为甲壳素；当脱乙酰度高于50％时，则命名为壳聚糖。甲壳素不能溶于稀酸的水溶液，而壳聚糖分子链上存在大量的氨基，遇到酸溶液可以被质子化，形成聚阳离子电解质，从而溶解于稀酸水溶液。
甲壳素和壳聚糖都具有优异的生物相容性、生物可降解性和物理化学稳定性。甲壳素已广泛用作止血材料、口服药剂赋形剂、胆固醇调节剂和酶的固定化。壳聚糖体内植入材料与机体组织生物相容性好，没有纤维包囊和慢性炎症反应。因而开发一种可生物降解的、甲壳素纤维增强改性的三维壳聚糖棒材，可用作骨折内固定装置，不仅无需二次手术取出固定物，也避免了金属植入物引起的应力遮挡效应。
发明内容
本发明的目的是提供一种甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法，以获得可生物降解、高强度的甲壳素纤维/壳聚糖复合的骨折内固定材料。
本发明的甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法，包括以下步骤：
1)按每0.05～0.3g的甲壳素纤维，加入到400ml、体积分数为2％的稀醋酸水溶液中，搅拌0.5h；
2)向步骤1)溶液中按每0.05～0.3g的甲壳素纤维加入20g壳聚糖粉末，并搅拌使甲壳素纤维悬浮分散在壳聚糖溶液中，混合溶液静置脱泡；
3)将壳聚糖粉末溶于体积分数为2％的稀醋酸中，配制成质量分数为4％～5％的壳聚糖溶液，静置脱泡；
4)取少量步骤3)壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％的碱性凝固液中，凝固6～24h，脱模，得到甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材，用蒸馏水洗涤至中性；
5)将甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材在60℃～80℃的干燥，即可。
上述的甲壳素纤维的纤度为2.3±0.5dtex，长度为5mm。碱性凝固液为NaOH或KOH。
本发明的有益效果在于：
利用甲壳素和壳聚糖脱乙酰度的差异导致两者在稀酸水溶液中溶解性能的不同，从而可配制甲壳素纤维悬浮分散的壳聚糖溶液。扫描电镜实验观察到甲壳素纤维有几个棱边，不呈圆柱状，且表面呈波浪状凹凸起伏，这有利于增加甲壳素纤维与壳聚糖基体之间的机械结合力。在甲壳素纤维/壳聚糖三维复合棒材中，壳聚糖作为基体，是连续相，可以传递应力；而甲壳素纤维无规分散在壳聚糖基体中，可以连接壳聚糖基体的各个层，并起到承受外来应力的作用。当甲壳素纤维的含量为0.5％时，复合棒材的弯曲强度和弯曲模量可达到114.2MPa、5.2GPa，与纯壳聚糖相比分别提高了23.6％、26.8％，可满足骨折内固定的临床使用要求。
附图说明
图1是甲壳素纤维的扫描电镜照片。
具体实施方式
以下结合具体实施例进一步说明本发明。
实施例1：
1)将甲壳素纤维(纤度为2.3±0.5dtex)切成长度为5mm的短纤维，扫描电镜照片见图1，由图可见其具有几个棱边，不呈圆柱状，且表面呈波浪状凹凸起伏；称取0.05g的甲壳素纤维，加入到400ml、体积分数为2％的稀醋酸水溶夜中，搅拌0.5h；
2)向步骤1)溶液中加入20g壳聚糖粉末，并搅拌2h，甲壳素纤维悬浮分散在壳聚糖溶液中，混合溶液静置脱泡；
3)将壳聚糖粉末溶于体积分数为2％的稀醋酸中，配制成质量分数为4％的壳聚糖溶液，静置脱泡；
4)取少量步骤3)的壳聚糖溶液均匀涂覆于模具表面，将模具置于质量分数为5％的NaOH凝固液中，室温下壳聚糖凝固成膜，脱模，得到壳聚糖膜；然后将步骤2)的溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％的NaOH凝固液中，凝固6h，脱模，得到甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材，用蒸馏水洗涤至中性；
5)将甲壳素纤维改性的三维壳聚糖凝胶棒材放在温度为60℃的烘箱中干燥72h，即得到甲壳素纤维/壳聚糖复合棒材。力学性能测试结果：
弯曲强度：109.9MPa
弯曲模量：5.2GPa
实施例2：
1)将甲壳素纤维(纤度为2.3±0.5dtex)切成长度为5mm的短纤维；称取0.1g的甲壳素纤维，加入到400ml、体积分数为2％的稀醋酸水溶夜中，搅拌0.5h；
2)向步骤1)溶液中加入20g壳聚糖粉末，并搅拌2h，甲壳素纤维悬浮分散在壳聚糖溶液中，混合溶液静置脱泡；
3)将壳聚糖粉末溶于体积分数为2％的稀醋酸中，配制成质量分数为5％的壳聚糖溶液，静置脱泡；
4)取少量步骤3)的壳聚糖溶液均匀涂覆于模具表面，将模具置于质量分数为5％的KOH凝固液中，室温下壳聚糖凝固成膜，脱模，得到壳聚糖膜；然后将步骤2)的溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％的KOH凝固液中，凝固24h，脱模，得到甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材，用蒸馏水洗涤至中性；
5)将甲壳素纤维改性的三维壳聚糖凝胶棒材放在温度为80℃的烘箱中干燥96h，即得到甲壳素纤维/壳聚糖复合棒材。力学性能测试结果：
弯曲强度：114.2MPa
弯曲模量：5.2GPa
实施例3：
1)将甲壳素纤维(纤度为2.3±0.5dtex)切成长度为5mm的短纤维；称取0.3g的甲壳素纤维，加入到400ml、体积分数为2％的稀醋酸水溶夜中，搅拌0.5h；
2)向步骤1)溶液中加入20g壳聚糖粉末，并搅拌2h，甲壳素纤维悬浮分散在壳聚糖溶液中，混合溶液静置脱泡；
3)将壳聚糖粉末溶于体积分数为2％的稀醋酸中，配制成质量分数为4％的壳聚糖溶液，静置脱泡；
4)取少量步骤3)的壳聚糖溶液均匀涂覆于模具表面，将模具置于质量分数为5％的NaOH凝固液中，室温下壳聚糖凝固成膜，脱模，得到壳聚糖膜；然后将步骤2)的溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％的NaOH凝固液中，凝固12h，脱模，得到甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材，用蒸馏水洗涤至中性；
5)将甲壳素纤维改性的三维壳聚糖凝胶棒材放在温度为70℃的烘箱中干燥120h，即得到甲壳素纤维/壳聚糖复合棒材。力学性能测试结果：
弯曲强度：96.0MPa
弯曲模量：5.2GPa
Claims (3)
1.甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法，包括以下步骤：
1)按每0.05～0.3g的甲壳素纤维，加入到400ml、体积分数为2％的稀醋酸水溶液中，搅拌0.5h；
2)向步骤1)溶液中按每0.05～0.3g的甲壳素纤维加入20g壳聚糖粉末，并搅拌使甲壳素纤维悬浮分散在壳聚糖溶液中，混合溶液静置脱泡；
3)将壳聚糖粉末溶于体积分数为2％的稀醋酸中，配制成质量分数为4％～5％的壳聚糖溶液，静置脱泡；
4)取少量步骤3)壳聚糖溶液注入模具中先形成一层内膜，然后将步骤2)溶液注入模具中，再将模具放入质量分数为5％的碱性凝固液中，凝固6～24h，脱模，得到甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材，用蒸馏水洗涤至中性；
5)将甲壳素纤维改性的壳聚糖凝胶棒材在60℃～80℃的干燥，即可。
2.根据权利要求1所述的甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法，其特征在于碱性凝固液为NaOH或KOH。
3.根据权利要求1所述的甲壳素纤维增强改性三维壳聚糖棒材的方法，其特征在于甲壳素纤维的纤度为2.3±0.5dtex，长度为5mm。
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