CN104422634A

CN104422634A - 一种表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜致密程度的方法

Info

Publication number: CN104422634A
Application number: CN201310374146.8A
Authority: CN
Inventors: 马小军; 宋益哲; 于炜婷; 王秀丽; 吕岩; 张建斌
Original assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Current assignee: Dalian Institute of Chemical Physics of CAS
Priority date: 2013-08-22
Filing date: 2013-08-22
Publication date: 2015-03-18

Abstract

本发明涉及一种表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜致密程度的方法。将制备的聚电解质平板水凝胶或聚阳离子与聚阴离子通过静电作用形成的聚电解质水凝胶平板膜固定在扩散池受体室与供体室之间，向供体室中加入一定浓度的蛋白或纳米粒溶液，通过测量受体室中蛋白或纳米粒浓度，计算蛋白或纳米粒透过水凝胶或水凝胶膜的累积扩散率，间接表征聚电解质平板水凝胶或水凝胶膜的致密程度。

Description

一种表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜致密程度的方法

技术领域

本发明涉及材料领域，是一种表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜致密程度的方法。

背景技术

凝胶（或凝胶膜）的致密程度是凝胶的一个重要参数。水凝胶含水量在90%-99%范围内，且凝胶孔径多在纳米尺度，这些因素使得对凝胶孔径的真实表征存在很大难度。目前常用的水凝胶或水凝胶膜孔径的表征手段中，扫描电镜可以观察水凝胶在干燥条件下的孔径，但是由于水凝胶大量失水，此方法确定的凝胶孔径与真实凝胶孔径存在很大差异；低温扫描电镜可以比较真实确定凝胶或凝胶膜孔径，但受设备和操作人员技术的限制难以大范围推广。针对上述问题，本发明借助于扩散池，可间接表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜的致密程度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜致密程度的方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

A、制备聚电解质水凝胶：将聚电解质溶液置于载玻片上，通过化学或物理等交联剂形成聚电解质水凝胶。

B、也可制备聚电解质水凝胶膜：将粘附在载玻片上的聚阴离子水凝胶浸于聚阳离子聚合物溶液中，使其充分反应后，即形成聚电解质水凝胶膜，再采用生理盐水冲洗。

C、向受体室中加满生理盐水，再将制备聚电解质水凝胶或聚电解质水凝胶膜平铺在扩散池受体室表面。

D、采用夹子将受体室、平板凝胶（或凝胶膜）及供体室固定，再向供体室中加入一定体积及浓度的含有扩散物质（如蛋白、多糖、纳米粒等）的溶液。将其置于透皮扩散仪上，设定温度及转速。

E、扩散一段时间后，从受体室中取样测扩散物质（如蛋白、多糖、纳米粒等）浓度，并计算透过凝胶膜的扩散物质（如蛋白、多糖、纳米粒等）的累积扩散率。

所述聚电解质水凝胶为海藻酸钙凝胶、壳聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、胶原凝胶、透明质酸凝胶及硫酸纤维素凝胶等中的一种。

所述聚电解质水凝胶平板膜中的聚阴离子为海藻酸盐、透明质酸盐及纤维素硫酸盐，及上述聚阴离子的共聚物中的一种或二种以上，分子量在1kDa-2000kDa；

所述聚电解质水凝胶平板膜中的聚阳离子为壳聚糖及其衍生物，α或ε聚赖氨酸，聚鸟氨酸、聚精氨酸，聚胺及其衍生物、聚酰胺及其衍生物、聚酰亚胺及其衍生物，及上述聚阳离子的共聚物中的一种或二种以上，分子量在1kDa-500kDa。

所述的扩散池为水平或垂直的扩散池；透皮扩散仪设有加热器、温度控制器及搅拌器，用于设置扩散温度及保持扩散温度的一致性。

所述的扩散物质为蛋白质、多糖或纳米粒，如牛血清白蛋白、免疫球蛋白、溶菌酶、卵清蛋白、葡聚糖及其衍生物、聚苯乙烯纳米粒等中的一种。

本发明具有以下优点：

1、本发明设备和技术要求简单，不需要电镜等昂贵设备且不受操作技术的限制。

2、本发明能真实表征凝胶或凝胶膜在含水状态下的致密程度，不存在扫描电镜及低温扫描电镜等手段在表征过程中造成的凝胶或凝胶膜失真。

附图说明

图1为采用扩散池表征聚电解质平板水凝胶或凝胶膜致密程度的流程图。①扩散池（受体室），②溶液，③凝胶或凝胶膜，④磁转子，⑤扩散池盖（供体室），⑥扩散物质，⑦取样口；左侧图为受体室中加满生理盐水，中间图为平板水凝胶或凝胶膜置于受体室表面，右侧图为平板水凝胶或凝胶膜固定在受体室和供体室之间。

图2为采用本发明方法表征不同浓度平板海藻酸钙凝胶的致密程度。

图3为采用本发明方法表征不同条件制备海藻酸钙与壳聚糖平板凝胶膜的致密程度。

具体实施方式

实施例1：一种表征平板海藻酸钙凝胶致密程度的方法

在海藻酸钠溶液体积相同的条件下，分别制备浓度为0.50%，0.75%，1.0%及1.5%（w/v,g/ml）的平板海藻酸钙凝胶（厚度为300μm-600μm）。受体室中加满生理盐水后，分别将不同的平板凝胶固定在垂直扩散池上（是指固定于受体室和供体室间，使相连通的受体室和供体室通过平板凝胶完全分隔开来），再向供体室中加入浓度为10mg/ml的BSA溶液（生理盐水配制），将其置于透皮扩散仪上（MSE-1600，天津市矽新科技有限公司），设定温度为37℃，转速为200rpm，进行扩散。分别在不同时间从受体室中取样，同时补加相同体积的生理盐水。采用Bradford方法测量透过海藻酸钙凝胶的BSA浓度，再根据受体室中加液体积，确定扩散至受体室中BSA的质量m_扩散，与初始供体室中蛋白质量m₀的比值就是累积扩散率。结果显示：海藻酸钠浓度越低，BSA累积扩散率越大，表明海藻酸钙凝胶越疏松（见图2）。

实施例2：一种表征海藻酸钙与壳聚糖平板凝胶膜致密程度的方法

首先制备浓度为1.0%（w/v,g/ml）的平板海藻酸钙凝胶（方法见实施例1）。再分别采用浓度为0.50%（w/v,g/ml），分子量为30KD和65KD壳聚糖（脱乙酰度均为90%）溶液与制备的海藻酸钙凝胶成膜，通过控制成膜时间使得两种条件下制备的海藻酸钙与壳聚糖平板凝胶膜（AC）厚度基本相同。受体室中加满生理盐水后，再分别将不同分子量制备的AC凝胶膜固定在垂直扩散池上，向供体室中加入浓度为10mg/ml的BSA溶液，设定温度为37℃，转速为200rpm，进行扩散。采用Bradford方法测量透过凝胶膜的BSA浓度，再根据受体室中加液体积，确定扩散至受体室中BSA的质量m_扩散，与初始供体室中的蛋白质量m₀比值就是累积扩散率。结果显示：分子量为30KD壳聚糖溶液与1.0%Caalg凝胶成膜，BSA累计扩散率为6.3%，而分子量为65KD壳聚糖溶液与1.0%Caalg凝胶成膜，BSA累计扩散率为10.4%。显著性分析结果表明具有显著性（见图3）。由此认为，在相同膜厚条件下，65KD壳聚糖溶液与海藻酸钙凝胶形成的凝胶膜比30KD壳聚糖溶液形成的凝胶膜疏松。

Claims

1.一种表征聚电解质平板水凝胶或平板水凝胶膜致密程度的方法，其特征在于：

采用透皮扩散仪进行操作，首先在扩散池的受体室中加满生理盐水，将聚电解质平板水凝胶或聚阳离子与聚阴离子通过静电作用形成的聚电解质平板水凝胶膜固定于扩散池的受体室和供体室之间，使相连通的受体室和供体室通过平板水凝胶或平板水凝胶膜完全分隔开来，向供体室中加入扩散物质溶液，将扩散池置于透皮扩散仪上进行扩散；分别在间隔时间10分钟-8小时的时间点从受体室中取样，同时向受体室中补加相同体积的生理盐水；

计算扩散物质透过水凝胶或水凝胶膜的累积扩散率，间接表征聚电解质水凝胶或平板水凝胶膜的致密程度；累积扩散率越大，表明聚电解质水凝胶或聚电解质水凝胶平板膜越疏松；累积扩散率越小，表明聚电解质水凝胶或聚电解质水凝胶平板膜越致密；

累积扩散率的计算方法：通过测量受体室中扩散物质浓度，进一步确定扩散至受体室中扩散物质的质量m_扩散，m_扩散与初始供体室中加入扩散物质质量m₀的比值就是累积扩散率。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的聚电解质水凝胶为海藻酸钙凝胶、壳聚糖凝胶、琼脂糖凝胶、聚丙烯酰胺凝胶、胶原凝胶、透明质酸凝胶及硫酸纤维素凝胶等中的一种或二种以上。

3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述聚电解质水凝胶平板膜中的聚阴离子为海藻酸盐、透明质酸盐及纤维素硫酸盐，及上述聚阴离子的共聚物中的一种或二种以上，分子量在1kDa-2000kDa；

4.按照权利要求1或3所述的方法，其特征在于：所述聚电解质水凝胶平板膜是通过聚阴离子与聚阳离子通过静电作用形成的。

5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的扩散池为水平或垂直的扩散池；透皮扩散仪设有加热器、温度控制器及搅拌器，用于设置扩散温度及保持扩散温度的一致性。

6.按照权利要求1所述的方法，其特征在于：所述的扩散物质为蛋白质、多糖或纳米粒，如牛血清白蛋白、免疫球蛋白、溶菌酶、卵清蛋白、葡聚糖及其衍生物、聚苯乙烯纳米粒等中的一种。