CN108047467A - 壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法 - Google Patents

壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108047467A
CN108047467A CN201711322040.8A CN201711322040A CN108047467A CN 108047467 A CN108047467 A CN 108047467A CN 201711322040 A CN201711322040 A CN 201711322040A CN 108047467 A CN108047467 A CN 108047467A
Authority
CN
China
Prior art keywords
chitosan
solution
preparation
sponge
carboxymethyl chitosan
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201711322040.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108047467B (zh
Inventor
张春雷
李经华
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jinan University
Original Assignee
Guangzhou Hao Jiang New Material Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Hao Jiang New Material Co Ltd filed Critical Guangzhou Hao Jiang New Material Co Ltd
Priority to CN201711322040.8A priority Critical patent/CN108047467B/zh
Publication of CN108047467A publication Critical patent/CN108047467A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108047467B publication Critical patent/CN108047467B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/246—Intercrosslinking of at least two polymers
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0015—Medicaments; Biocides
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0036—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/001—Use of materials characterised by their function or physical properties
    • A61L24/0042—Materials resorbable by the body
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L24/00—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices
    • A61L24/04—Surgical adhesives or cements; Adhesives for colostomy devices containing macromolecular materials
    • A61L24/08—Polysaccharides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/0027—2-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003—Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J9/00—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof
    • C08J9/28—Working-up of macromolecular substances to porous or cellular articles or materials; After-treatment thereof by elimination of a liquid phase from a macromolecular composition or article, e.g. drying of coagulum
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/04—Materials for stopping bleeding
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
    • C08J2305/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Surgery (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明涉及一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法，包括如下步骤：将壳聚糖溶于醋酸水溶液中配成基础溶液，边搅拌边通入臭氧进行降解，得到降解的壳聚糖溶液；将羧甲基壳聚糖溶于水中配制羧甲基壳聚糖溶液；向羧甲基壳聚糖溶液中加入碳酸氢钠溶液，经强机械搅拌混匀；将壳聚糖溶液加入上步所得混合溶液，混匀后加入氯化钙溶液，快速搅拌发生交联反应；加入氢氧化钠溶液调节pH后，取出胶凝状物质冷冻干燥得到壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵。本发明的壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵具有良好的机械强度，吸湿保湿及止血性良好，降解速度适中，不易变色，能促进伤口愈合并可防止组织粘连，可迅速吸收伤口分泌物或血液中的水分。

Description

壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法
技术领域
本发明属于医药化工技术领域，具体涉及一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法。
背景技术
生物材料的交联可采用紫外光辐射、光氧化和重度脱水等物理交联法，也可用京尼平(Genipin)、戊二醛(Glutaraldehyde)、碳化二亚胺和多聚环氧化合物等化学试剂进行的化学交联。戊二醛是最先使用且常用的一种交联剂，具有双官能团、水溶性和价格低廉等优点，缺点是部分小分子交联剂包裹于大分子线团中造成残留，有相当强的细胞毒性，使组织硬化、钙化。京尼平是一种新型的交联剂，但也有一定的毒性(王旻,笪琳萃,谢艳,等.京尼平作为交联剂在天然生物材料改性中的应用.中国修复重建外科杂志,2013,(05):580-585.)，而且价格较为昂贵。如何有效降低医用交联海绵的成本，具有重要的现实意义。
壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰化后制得的天然聚阳离子多糖，羧甲基壳聚糖是甲壳素经化学改性后得到的水溶性衍生物。壳聚糖、羧甲基壳聚糖均具有凝血、抑菌、促进创伤愈合、抑制瘢痕形成等多种作用，是一类生物相容性好、易生物降解、无免疫原性、无刺激性的多功能高分子生物材料，近年来在快速止血领域的应用日益广泛。
壳聚糖海绵具有止血、抑菌多种生理功能和较高的生物活性和良好的组织相容性，且无毒、无刺激性、能自然降解，广泛应用在医药、生物工程等领域。壳聚糖多孔材料可迅速吸收伤口分泌物或血液中的水分，促进伤口愈合并且能有效控制大出血。通过制孔技术，使壳聚糖表面和内部形成多孔结构和微孔道结构，制成多孔纤维、多孔微球、多孔海绵，或是几种类型的复合形态的止血材料。
CN 200510024503.3公开了一种具有吸水膨胀性能的羧甲基壳聚糖海绵及制法和用途。该海绵以羧甲基壳聚糖为主要原料，其制备过程是在羧甲基壳聚糖水溶液中加入少量壳聚糖粉末或甲壳素粉末，辅以一定量的甘油作为增塑剂，使每100ml溶液中含羧甲基壳聚糖1～5g，壳聚糖粉末或甲壳素粉末0.5～2g，甘油1～5g，搅拌发泡后加入环保型离子交联剂充分交联，冷冻干燥。该专利中以CMC为主要原料，采用离子型交联剂交联，再辅以甘油为增塑剂制备了CMC海绵。然而，加入的少量壳聚糖粉或甲壳素粉在水中是不溶解的，因而无法与羧甲基壳聚糖发生交联，其中的粉末仅仅起着填料的作用，在使用过程中，粉状填料极易从海绵空隙中脱落，具有一定的局限性。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法，该方法制备的海绵成本低，且能提高壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵的交联度，遇水不易坍塌、溶解，可实现交联海绵的快速交联、成型便捷、无毒性目标。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一方面，本发明提供一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵的制备方法，包括如下步骤：
1)将壳聚糖溶于醋酸水溶液中配成基础溶液，室温下，将基础溶液边搅拌边通入臭氧进行降解，得到降解的壳聚糖溶液；
2)将羧甲基壳聚糖溶于水中配制羧甲基壳聚糖溶液；
3)向步骤2)的羧甲基壳聚糖溶液中加入碳酸氢钠溶液，经强机械搅拌混匀得混合溶液；
4)将步骤1)所得壳聚糖溶液加入步骤3)所得混合溶液，混匀后加入氯化钙溶液，快速搅拌发生交联反应；
5)向步骤4)的交联反应完成的混合溶液中加入氢氧化钠溶液调节pH后，取出胶凝状物质冷冻干燥得到壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵。
进一步地，所述步骤1)中基础溶液的质量百分含量为1mg/ml。
进一步地，所述步骤1)中臭氧进行降解的时间为0～120min。优选地，所述步骤1)中臭氧进行降解的时间为0min、15min、30min、45min、60min、75min、90min、120min。
进一步地，所述壳聚糖溶液的浓度为0.5％～1％。优选地，所述壳聚糖溶液的浓度为0.5％、0.75％或1％。
进一步地，所述壳聚糖的粘均分子量为5.6×104～65×104。更进一步优选地，所述所述壳聚糖的粘均分子量为20×104、50×104或65×104。
进一步地，所述羧甲基壳聚糖溶液的浓度为3％。
进一步地，所述碳酸氢钠溶液的浓度为3％。
进一步地，所述氯化钙溶液的浓度为13％。
进一步地，所述壳聚糖溶液：羧甲基壳聚糖溶液的质量比为2:1。
进一步地，所述壳聚糖溶液：氯化钙溶液的质量比为150:7。
进一步地，所述步骤5)中pH为7.3～7.5。
进一步地，所述冷冻干燥的温度为-86℃～-20℃。优选地，冷冻干燥的温度为-20℃、-40℃或-86℃。
一方面，本发明提供一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵，通过本发明的制备方法制备得到。
进一步地，所述壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵密度为64kg/cm3，吸水率为1181±43％，孔隙大小为200～400μm。
更进一步地，所述壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵为开孔型海绵，多孔结构分布均匀。
本发明采取静电双重物理交联法，使CS大分子形成交联网络体系，制备CS/CMC交联海绵。首先，通过CS分子链上质子化的-NH3 +和CMC分子链上电离的羧基-COO-间的静电交联作用、分子链上的氢键作用和分子间作用力，使CS和CMC混合溶液在激烈搅拌作用下进行第一阶段交联。然后，向CS和CMC混合溶液中加入适量的氯化钙溶液，通过Ca2+对CMC上未交联的羧基进行静电作用封端，从而适度降低了海绵的吸水性与亲水性；同时CMC与Ca2+交联会使大分子网络更加密集，进一步减小网格空隙，从而增强了交联海绵的机械强度和吸水性能。先向CMC溶液中加入一定量的NaHCO3溶液可以起到适当提高CMC弱酸性溶液pH值的作用。NaHCO3的弱碱性起到了初步中和混合液的作用，方便最终将pH调节至7.35-7.45以适应人体内pH环境的这一步骤。由于CMC溶液的浓度大于CS溶液，本发明采用将CS向CMC中加的方法，从而使交联更均匀，避免团聚和沉淀。并且在混合过程中进行强烈的机械搅拌，分子扩散均匀，交联更加均匀。另外，强的机械搅拌可起到一定的机械断链作用，使聚合物溶液的粘度降低，粘均分子量降低。此时，相对分子量较大的分子链更易断链。最终使分子量分布更为均匀，利于均匀交联。
经过对两阶段交联先后顺序的探索后，先通过CS-CMC的静电交联，再用氯化钙中钙离子对羧基进行封端，可使CS与CMC聚合物链混合与交联更均匀、几乎无团聚现象出现。
与小分子交联剂的加热交联反应相比，本发明采用CS与CMC的静电物理交联反应条件温和、操作简单，在室温下反应，而且反应速度快、交联适中，从而实现了医用海绵制备的交联快速、成型便捷、无毒性的目标，并且制备了具有优异的弹性和吸水性的CS/CMC交联海绵。
与添加少量壳聚糖粉填料并冷冻干燥制成的复合生物医用海绵相比，本发明采用氯化钙对羧甲基壳聚糖的羧基进行交联，同时通过羧甲基壳聚糖与壳聚糖的羧基与质子化氨基间的静电力作用进行进一步的交联，从而制备了壳聚糖/羧甲基壳聚糖交联海绵。本发明制备的海绵具有更高、更可控的交联度，并且遇水不易坍塌、溶解。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明提供一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法，通过利用天然可降解壳聚糖和其衍生物羧甲基壳聚糖较高的生物活性和良好的组织相容性，制备出具有一定强度和韧性的复合生物医用海绵。本发明确定了CS/CMC交联海绵最优的制备工艺：3％CMC(不降解)与1％CS(不降解)比例为2:1时，通过氯化钙交联制备的CS/CMC海绵具有最优的综合性能。
本发明制备的壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵具有良好的机械强度，其吸湿保湿及止血性良好，降解速度适中，空气中不易变色，能促进伤口愈合并可防止组织粘连，还具有止血、抑菌、无毒、无刺激性、能自然降解，可迅速吸收伤口分泌物或血液中的水分。
本发明的制备方法采用静电双重物理交联的方法制备壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵，避免有毒交联剂的使用。静电物理交联反应条件温和、操作简单，在室温下反应，而且反应速度快、交联适中，从而实现了医用海绵制备的交联快速、成型便捷、无毒性的目标。本发明的制备方法简单，避免了有机溶剂的使用，减少了环境的污染。
附图说明
图1 本发明实施例1制备的CS-CMC交联海绵的外观形态图；
图2 本发明实施例1制备的CS/CMC交联海绵的截面1的FE-SEM图；
图3 本发明实施例1制备的CS/CMC交联海绵的截面2的FE-SEM图；
图4 本发明实施例1制备的CS/CMC交联海绵的上表面的FE-SEM图；
图5 本发明实施例1制备的CS/CMC交联海绵的下表面的FE-SEM图；
图6 不同组成制备的CS/CMC交联海绵的表观形貌；
图7 2种不同分子量CS制备的CS/CMC交联海绵；(图中，A:50万；B:20万)
图8 CS粘均分子量与降解时间的关系变化趋势图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
CS分子量的测定：使用乌式粘度计(毛细管直径为0.47mm)在温度为25士0.5℃的恒温水槽中测定纯溶剂和不同降解时间的CS溶液流经毛细管两刻度线的时间。CS的粘均分子量按Mark-Houwink公式计算(见下式)：
[η]＝KMa
式中，ηr为相对粘度，ηr＝t/t0，t和t0分别为CS溶液和纯溶剂流经毛细管两刻度线的时间；ηsp为增比粘度；[η]为特性粘度，[η]＝[2×(ηsp-lnηr)]1/2/C；K＝1.424×10-3，α＝0.96。
CS溶液的配置：将CS溶解于1％(体积比)醋酸水溶液中，加水配成2L质量百分含量为1mg/ml的CS溶液。将溶液倒入三口圆底烧瓶中，边搅拌边通入臭氧O3进行降解，分别在降解0min、15min、30min、45min、60min、75min、90min、120min时取出大约250ml备用。
用臭氧(O3)降解法对CS进行降解，在室温中不同时间下CS溶液的降解情况，用粘度法测定了它们的粘均分子量。CS粘均分子量与降解时间的关系见表1，变化趋势如图8所示。
表1不同降解时间CS的分子量
由表1和图8可看出，在O3化初期，壳聚糖降解迅速，其粘均分子量随通入O3时间而急剧下降；当O3降解时间超过25min，CS的粘均分子量基本是线性降低，表明臭氧对CS的降解作用非常显著；当降解时间超过75min时，CS分子量降低的速度明显变缓，继续延长O3化时间，分子质量的降低非常缓慢，CS的粘均分子量在10万左右。因此，在室温下通过O3化并控制通入O3的时间，可以迅速降解CS溶液，可以获得预期的不同粘均分子量的CS的样品。
实施例1
将CS溶解于1％(体积比)醋酸溶液中，配成2L质量百分含量为1mg/ml的CS溶液，壳聚糖的粘均分子量为65万。
用去离子水将羧甲基壳聚糖溶解，快速搅拌获得均匀3％的羧甲基壳聚糖(CMC)溶液。
取60g的3％羧甲基壳聚糖溶液，向其中加入0.5g的3％碳酸氢钠溶液，再使混合溶液在强机械搅拌作用下持续搅拌。
取30g的1％壳聚糖溶液缓慢加入至CMC的混合溶液中，再向最终的混合溶液中加入1.4g的13％氯化钙溶液，快速搅拌使其交联完全。
最后用适量的氢氧化钠溶液中和至pH为7.3左右。取上述凝胶状物质于器皿中，冷冻干燥即得到所需的CS/CMC交联海绵。
表2冷冻条件对海绵成型的影响
冷冻条件对CS/CMC交联海绵成型的影响，见表2。研究结果表明，3％CMC溶液分别在-20℃、-40℃和-86℃的冰箱冷冻后，再进行冷冻干燥法成型得到海绵的性能不同。随冷冻温度的下降，制备的海绵的孔隙越小越均匀，海绵的表观密度越大，韧性、弹性与强度越好。-20℃冷冻的CMC溶液由于冷冻速度较慢，出现了较大针状冰，故冷冻干燥处理后制备的海绵均匀性较差，孔隙较大。-86℃冷冻的CMC溶液由于冷冻温度很低，冷冻速度快，水的结晶多为十分细密的小冰渣，因此制备的海绵孔隙很小，很均匀。但是，由于结晶速度过快，海绵表面形成了大量裂纹，导致海绵的表面性能较差，影响海绵的机械性能。与-20℃冷冻和-86℃冷冻相比，-40℃冷冻制备的海绵综合性能较好，因此本研究采用-40℃冷冻干燥制备CS/CMC交联海绵，以期获得综合性能较优的交联海绵。
通过肉眼观察，制备的CS-CMC交联海绵在干燥后呈淡黄色，有一定的硬度，韧性、弹性及强度均良好，形貌疏松，多孔且孔隙均匀分布。当海绵放置于空气中一段时间，吸收空气中水分后，硬度下降，韧性上升，回弹性良好。如图1所示。
选用场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)(ZEISS，ULTRA 55FE-SEM，Germany)对制备的CS-CMC交联海绵的上表面、下表面以及断面的形貌进行观察，通过场发射扫描电子显微镜(FE-SEM)对CS/CMC交联海绵的上表面、下表面以及截面的形貌进行了分析，见图2～5。由图2～5可知，CS/CMC交联海绵为开孔型海绵材料，且多孔结构分布较均匀。与海绵的断面相比，上、下表面开孔较少。另外，CS/CMC交联海绵呈片层状结构，层与层在重力方向有序地排列。同时，层与层间通过多孔海绵状结构连接，表现为力学的各向异性。层间海绵孔隙的大小为200～400μm，分布较均匀。
实施例2CS分子量对CS/CMC交联海绵颜色的影响
参照实施例1的方法，将CS的浓度和降解时间进行改变(方案1～7)制备CS/CMC交联海绵：
1)表3为不同浓度和降解时间的CS与相同浓度的CMC交联制备CS/CMC交联海绵的组成与褐变程度，图6为不同组成而制备的CS/CMC交联海绵的表观形貌。其中，图6(A)、(B)、(C)分别为5g 0.5％CS溶液(分子量65万)，5g 0.75％CS溶液(分子量65万)和5g 1％CS溶液(分子量65万)分别10g 3％CMC(未降解)交联制备的CS/CMC海绵的表观形貌。图6(D)为10g1％CS(分子量为50万)与20g 3％CMC(未降解)交联制备的CS/CMC海绵；图6(E)为10g 1％CS(分子量为20万)与20g 3％CMC(未降解)交联制备的CS/CMC海绵。
表3CS/CMC交联海绵的组成与褐变程度
注：黄色程度：1>2>3
从表和图的结果表明，由不同含量和分子量CS制备的CS/CMC交联海绵在存放相同的时间下，CS含量越大，海绵的黄褐色越深，越易于空气中发生褐变。
另外，CS/CMC交联海绵的颜色深度和褐变速度也与CS组分的相对分子量大小密切相关。比如，在存放相同的时间下，图6(E)CS/CMC交联海绵明显比图6(D)的颜色要深些，褐变也更明显。
2)CS分子量对海绵硬度的影响
图7为2种不同分子量CS制备的CS/CMC交联海绵。其中，图7(A)为10g 1％CS(分子量为50万)与20g 3％CMC(不降解)制备的CS/CMC交联海绵；图7(B)为10g1％CS(分子量为20万)与20g 3％CMC(不降解)制备的CS/CMC交联海绵。
结果表明，CS/CMC交联海绵的软硬程度与CS分子量有密切的关系。从图7中可以看出，图7(A)的海绵为硬质多孔泡沫塑料，图7(B)则为柔软的海绵材料；CS分子量越大，交联后得到的聚合物网络体系的分子量越大。另外，当CS分子量增大时，其平均每条分子链上的交联点——质子化氨基的数量越多，会使交联更密集，大分子链网络的链段运动被限制，导致CS/CMC交联海绵的硬度上升。综上可知，3％CMC(不降解)与1％CS(不降解)比例为2:1时，通过氯化钙交联制备的CS/CMC海绵具有最优的综合性能。
实施例3CS/CMC交联海绵的密度测定
将制备好的圆柱体海绵放置于43℃的烘箱中烘干48小时后取出，测出其半径与厚度，得到体积。称重得到质量，由式(I)计算CS/CMC交联海绵的密度ρ。
ρ＝M/(πr2d) (I)
式中：M——干燥海绵质量；r——海绵半径；d——海绵厚度
按国家有关部门的解释是密度≥45kg/cm3的为高密度，密度在45～18kg/cm3之间为中密度，密度<18kg/cm3为低密度。海绵密度高，说明里面的空隙小，质量也就越大。高密度的海绵，孔多，很饱满，经常用来做吸音棉、沙发垫、软包等材料；中密度、低密度的海绵用来做一般的保护材料。一般来说密度高的海绵硬度也高，相同密度的海绵软硬程度也是不一样的。
根据式(I)计算实施例1，-40℃冷冻(对比不同的温度制备的海绵，发现-40℃冷冻制备的海绵综合性能最好)制备CS/CMC交联海绵的密度为64kg/cm3，为高密度海绵，可作为医用海绵使用。
实施例4CS/CMC交联海绵的吸水率测定
将制备好的海绵放置于43℃的烘箱中烘干48h后取出，将其剪成多个小块并称重。把小块的海绵分别浸泡于蒸馏水中48h后于尼龙布上静置渗水2min，称重，由式(II)计算吸水率，再通过多组数据得到平均值。
吸水率％＝(Wt-Wo)/Wo×100％ (II)
式中：Wt——润湿海绵质量；Wo——干燥海绵质量
根据式(II)计算实施例1，-40℃冷冻制备的CS/CMC交联海绵的吸水率为1181±43％。交联海绵材料在吸水后仍保持原有形貌，具有一定的强度，吸水海绵不易被划破。此外，经测试CS/CMC交联海绵在去离子水中保存1个月不会发生明显的降解而造成的形态破坏，并且仍然具有良好的形状。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (10)

1.一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
1)将壳聚糖溶于醋酸水溶液中配成基础溶液，室温下，将基础溶液边搅拌边通入臭氧进行降解，得到降解的壳聚糖溶液；
2)将羧甲基壳聚糖溶于水中配制羧甲基壳聚糖溶液；
3)向步骤2)的羧甲基壳聚糖溶液中加入碳酸氢钠溶液，经强机械搅拌混匀；
4)将步骤1)所得壳聚糖溶液加入步骤3)所得混合溶液，混匀后加入氯化钙溶液，快速搅拌发生交联反应；
5)向步骤4)的交联反应完成的混合溶液中加入氢氧化钠溶液调节pH后，取出胶凝状物质冷冻干燥得到壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤1)中臭氧进行降解的时间为0～120min；所述壳聚糖溶液的浓度为0.5％～1％；所述壳聚糖的粘均分子量为5.6×104～65×104。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述羧甲基壳聚糖溶液的浓度为3％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳酸氢钠溶液的浓度为3％。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述氯化钙溶液的浓度为13％。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液：羧甲基壳聚糖溶液的质量比为2:1。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖溶液：氯化钙溶液的质量比为150:7。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤5)中pH为7.3～7.5；
所述冷冻干燥的温度为-86℃～-20℃。
9.一种壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵，其特征在于，通过权利要求1～8任一所述的制备方法制备得到。
10.根据权利要求9所述的壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵，其特征在于，所述壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵密度为64kg/cm3，吸水率为1181±43％，孔隙大小为200～400μm。
CN201711322040.8A 2017-12-12 2017-12-12 壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法 Active CN108047467B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711322040.8A CN108047467B (zh) 2017-12-12 2017-12-12 壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201711322040.8A CN108047467B (zh) 2017-12-12 2017-12-12 壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108047467A true CN108047467A (zh) 2018-05-18
CN108047467B CN108047467B (zh) 2020-12-18

Family

ID=62132002

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201711322040.8A Active CN108047467B (zh) 2017-12-12 2017-12-12 壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108047467B (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113577368A (zh) * 2021-07-06 2021-11-02 武汉纺织大学 羧基化壳聚糖医用海绵及其制备方法
CN114987946A (zh) * 2022-05-16 2022-09-02 武汉市美泰乐餐饮管理有限公司 具有吸湿贴片的餐食包装件及吸湿贴片的制备方法
CN116271265A (zh) * 2021-12-21 2023-06-23 四川大学 一种预防术后组织粘连的温敏型水凝胶及其制备方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1670061A (zh) * 2005-03-21 2005-09-21 上海美宝生命科技有限公司 具有吸水膨胀性能的羧甲基壳聚糖海绵及制法和用途
CN102068714A (zh) * 2011-01-19 2011-05-25 北京大学 一种胶原海绵及其制备方法
CN102526795A (zh) * 2012-02-15 2012-07-04 中国人民解放军广州军区武汉总医院 壳聚糖基止血海绵及其制备方法
CN104436279A (zh) * 2013-09-25 2015-03-25 山东康力医疗器械科技有限公司 一种壳聚糖医用生物抗菌敷料的制备方法
CN105641733A (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 山东康力医疗器械科技有限公司 一种复合抗菌止血敷料的制备方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1670061A (zh) * 2005-03-21 2005-09-21 上海美宝生命科技有限公司 具有吸水膨胀性能的羧甲基壳聚糖海绵及制法和用途
CN102068714A (zh) * 2011-01-19 2011-05-25 北京大学 一种胶原海绵及其制备方法
CN102526795A (zh) * 2012-02-15 2012-07-04 中国人民解放军广州军区武汉总医院 壳聚糖基止血海绵及其制备方法
CN104436279A (zh) * 2013-09-25 2015-03-25 山东康力医疗器械科技有限公司 一种壳聚糖医用生物抗菌敷料的制备方法
CN105641733A (zh) * 2015-12-29 2016-06-08 山东康力医疗器械科技有限公司 一种复合抗菌止血敷料的制备方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113577368A (zh) * 2021-07-06 2021-11-02 武汉纺织大学 羧基化壳聚糖医用海绵及其制备方法
CN116271265A (zh) * 2021-12-21 2023-06-23 四川大学 一种预防术后组织粘连的温敏型水凝胶及其制备方法
CN114987946A (zh) * 2022-05-16 2022-09-02 武汉市美泰乐餐饮管理有限公司 具有吸湿贴片的餐食包装件及吸湿贴片的制备方法
CN114987946B (zh) * 2022-05-16 2024-06-11 湖北亿谦食品科技有限公司 具有吸湿贴片的餐食包装件及吸湿贴片的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108047467B (zh) 2020-12-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fu et al. Multifunctional cellulose-based hydrogels for biomedical applications
Gull et al. In vitro study of chitosan-based multi-responsive hydrogels as drug release vehicles: A preclinical study
Saatchi et al. Synthesis and characterization of electrospun cerium-doped bioactive glass/chitosan/polyethylene oxide composite scaffolds for tissue engineering applications
Li et al. Biological properties of dialdehyde carboxymethyl cellulose crosslinked gelatin–PEG composite hydrogel fibers for wound dressings
Guo et al. Fabrication of sustained-release CA-PU coaxial electrospun fiber membranes for plant grafting application
CN102836465B (zh) 一种注射用丝素蛋白透明质酸复合凝胶及其制备与应用
CN109106974B (zh) 凝胶组织封堵材料及其制备方法和封堵制品
CN104271166B (zh) 基于吸收性纤维素的生物材料和植入物
Baniasadi et al. 3D printing and properties of cellulose nanofibrils-reinforced quince seed mucilage bio-inks
Cao et al. High-strength, antibacterial, antioxidant, hemostatic, and biocompatible chitin/PEGDE-tannic acid hydrogels for wound healing
CN108047467A (zh) 壳聚糖羧甲基壳聚糖医用交联海绵及其制备方法
Xie et al. Biocompatible, antibacterial and anti-inflammatory zinc ion cross-linked quaternized cellulose‑sodium alginate composite sponges for accelerated wound healing
CN102743796B (zh) 用聚乙烯醇制成的丝素蛋白多孔支架及其制备方法和用途
CN103990171B (zh) 一种复合医用敷料及其制备方法
CN103897206A (zh) N,o-羧甲基化壳聚糖-多醛基透明质酸凝胶及其用途
Chen et al. Studies of magnetic alginate-based electrospun matrices crosslinked with different methods for potential hyperthermia treatment
CN107141345A (zh) 一种角蛋白生物大分子一氧化氮供体及其合成与应用
Cao et al. Preparation of biodegradable carboxymethyl cellulose/dopamine/Ag NPs cryogel for rapid hemostasis and bacteria-infected wound repair
CN106084302B (zh) 自交联醛化纳米细菌纤维素功能性多孔材料及制备方法
Long et al. Microfibrillated cellulose-enhanced carboxymethyl chitosan/oxidized starch sponge for chronic diabetic wound repair
CN105148322B (zh) 可注射水凝胶及其制备方法
Wang et al. Chitosan-based composites reinforced with antibacterial flexible wood membrane for rapid hemostasis
CN107823699A (zh) 止血防粘连膜及其制备方法
WO2002011782A1 (es) Metodo de produccion de filmes a base de quitosan con capacidad de adherencia celular aumentada, producto obtenido y aplicaciones
CN101920045B (zh) 一种明胶-壳聚糖-透明质酸-硫酸肝素复合三维支架及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
TA01 Transfer of patent application right

Effective date of registration: 20180607

Address after: 510000 Whampoa Avenue, Guangzhou, Guangzhou, Guangdong Province, No. 601

Applicant after: Jinan University

Address before: 512000 south 2 house, No. 9 Lan Yu four street, Luogang District Guangzhou economic and Technological Development Zone, Guangzhou, Guangdong, 308

Applicant before: Guangzhou Hao Jiang new material Co., Ltd.

TA01 Transfer of patent application right
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant