CN103739855A - 一种高强度壳聚糖物理水凝胶的制备方法 - Google Patents

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李冲
关英
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Abstract

本发明涉及一种高强度壳聚糖物理水凝胶的制备。本发明使用一类水性溶剂在低温下溶解壳聚糖，得到具有温度敏感性的壳聚糖水溶液。该壳聚糖水溶液在升温条件下凝胶化形成单组份壳聚糖物理水凝胶。经透析除去凝胶中的无机组分，凝胶强度大大增强，得到高强度的壳聚糖物理凝胶。利用该法制备的壳聚糖水凝胶压缩强度可达兆帕级别。该制备方法简单易行，可利用模具得到不同形状和尺寸的凝胶。由于完全不使用交联剂，得到的壳聚糖水凝胶可完全生物降解。本发明制备的高强度壳聚糖物理水凝胶可用于伤口辅料、组织工程、污水处理等领域。

Description

一种高强度壳聚糖物理水凝胶的制备方法
技术领域
本发明涉及一种高强度壳聚糖物理水凝胶的制备方法，属于天然生物高分子材料领域，也属于生物医用材料领域。 
背景技术
壳聚糖是自然界储量第二大的天然高分子资源甲壳素经脱乙酰化而得到，具有优良的生物相容性、生物可降解性和天然抗菌性，在药物传递、组织工程、伤口辅料等生物医学领域有广泛的应用。 
在壳聚糖材料的应用中，壳聚糖凝胶占据了重要的地位。它经常被用在伤口辅料、注射型组织工程支架和药物传递等领域中。物理交联的壳聚糖凝胶虽有生物可降解性好的优势，但机械强度很低。化学交联的壳聚糖凝胶需加入戊二醛、甲醛、京尼平等交联剂。这些交联剂具有一定毒性，残留的交联剂可对人体造成损害。化学交联也影响壳聚糖在人体中的生物降解。虽然化学交联的壳聚糖凝胶的强度较物理凝胶有所提高，但依然不能满足其生物医学等领域的应用要求。 
发明内容
本发明旨在不使用任何交联剂的条件下制备具有高物理性能和良好生物相容性可降解性的壳聚糖物理水凝胶。 
本发明制备高强度壳聚糖物理水凝胶的步骤为3步。 
首先将壳聚糖溶解在水性溶剂中。壳聚糖脱乙酰度为50％-90％、分子量为10万-80万。水性溶剂的组成为碱1wt％-10wt％，尿素2wt％-20wt％，其余为水。碱可为氢氧化锂、氢氧化钠或氢氧化钾。在低温下壳聚糖能很好地溶解在水性溶剂中，得到1wt％-7wt％的壳聚糖水溶液。 
第二步利用上述壳聚糖水溶液的温度敏感性，在25-75摄氏度下，溶液发生凝胶化，得到壳聚糖水凝胶。凝胶化时间为2-72h。温度越高，凝胶化时间越短。在这一步骤中，可将壳聚糖溶液注入不同形状和尺寸的模具，得到相应形状和尺寸的壳聚糖水凝胶。 
第二步中得到的水凝胶强度较差。第三步将凝胶置于去离子水中透析，除去碱和尿素。在此过程中壳聚糖分子链相互缠结，机械强度大幅提高，最终得到高强度壳聚糖物理水凝胶。 
附图说明
图1、壳聚糖水性溶液凝胶化过程的流变学表征。 
图2、所制备的壳聚糖水凝胶照片。 
图3、所制备的壳聚糖水凝胶机械性能表征。 
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。但本发明并不限于下列实施例。 
实施例1： 
称取7g氢氧化钠和12g尿素溶解于81g水中，得到水性溶剂。加入3g脱乙酰度为85％、分子量为 60万的壳聚糖，在低温下搅拌溶解。倒入6孔细胞培养板中，在45℃凝胶化4h。取出凝胶块置于去离子水中透析。该凝胶块压缩强度为0.2MPa 
实施例2： 
称取7g氢氧化钠和12g尿素溶解于81g水中，得到水性溶剂。加入4g脱乙酰度为85％、分子量为60万的壳聚糖，在低温下搅拌溶解。倒入6孔细胞培养板中，在45℃凝胶化4h。取出凝胶块置于去离子水中透析。该凝胶块压缩强度为0.5MPa 
实施例3： 
称取7g氢氧化钠和12g尿素溶解于81g水中，得到水性溶剂。加入6g脱乙酰度为85％、分子量为60万的壳聚糖，在低温下搅拌溶解。倒入6孔细胞培养板中，在45℃凝胶化4h。取出凝胶块置于去离子水中透析。该凝胶块压缩强度为0.95MPa。 

Claims (6)

1.一种壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于得到的水凝胶具有高的机械强度。
2.一种壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于不使用任何交联剂，得到的水凝胶为单组份壳聚糖，可完全生物降解。
3.一种壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征在于通过以下三步制备高强度壳聚糖物理水凝胶：(1)在水性溶剂中溶解，(2)升温凝胶化，以及(3)透析处理。
4.权利要求3中所述壳聚糖分子量为10万-80万、脱乙酰度为50％-90％，最终溶液中质量分数为1％-7％。
5.权利要求3中所用的水性溶剂组分为碱1％-10wt％，尿素2％-20wt％，其余为水。
6.权利要求3中所述凝胶化条件为温度为25-75摄氏度，凝胶时间2-72h。
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