CN108192034A - 高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法 - Google Patents
高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN108192034A CN108192034A CN201810044116.3A CN201810044116A CN108192034A CN 108192034 A CN108192034 A CN 108192034A CN 201810044116 A CN201810044116 A CN 201810044116A CN 108192034 A CN108192034 A CN 108192034A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- polyglutamic
- gamma
- reaction
- hydroscopicity
- preparation
- 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.)
- Pending
Links
- 229920002643 polyglutamic acid Polymers 0.000 title claims abstract description 80
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 33
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 84
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 37
- 108010020346 Polyglutamic Acid Proteins 0.000 claims abstract description 33
- VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N glycidyl methacrylate Chemical compound CC(=C)C(=O)OCC1CO1 VOZRXNHHFUQHIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 22
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 21
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 claims abstract description 16
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims abstract description 6
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims abstract description 5
- GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 2-Hydroxy-4'-(2-hydroxyethoxy)-2-methylpropiophenone Chemical group CC(C)(O)C(=O)C1=CC=C(OCCO)C=C1 GJKGAPPUXSSCFI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N (1-hydroxycyclohexyl)-phenylmethanone Chemical compound C=1C=CC=CC=1C(=O)C1(O)CCCCC1 QNODIIQQMGDSEF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- PCKZAVNWRLEHIP-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-1-[4-[[4-(2-hydroxy-2-methylpropanoyl)phenyl]methyl]phenyl]-2-methylpropan-1-one Chemical compound C1=CC(C(=O)C(C)(O)C)=CC=C1CC1=CC=C(C(=O)C(C)(C)O)C=C1 PCKZAVNWRLEHIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000502 dialysis Methods 0.000 claims description 4
- 239000000654 additive Substances 0.000 claims description 3
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 claims description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 claims description 3
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 230000008961 swelling Effects 0.000 abstract description 14
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 abstract description 8
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 abstract description 8
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 6
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 abstract description 4
- 238000000034 method Methods 0.000 abstract description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 4
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004108 freeze drying Methods 0.000 description 23
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 19
- 239000004365 Protease Substances 0.000 description 11
- 239000008363 phosphate buffer Substances 0.000 description 11
- 108090000526 Papain Proteins 0.000 description 8
- 235000019834 papain Nutrition 0.000 description 8
- 229940055729 papain Drugs 0.000 description 8
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 7
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 4
- 241000219112 Cucumis Species 0.000 description 3
- 235000015510 Cucumis melo subsp melo Nutrition 0.000 description 3
- 108091005804 Peptidases Proteins 0.000 description 3
- 102100037486 Reverse transcriptase/ribonuclease H Human genes 0.000 description 3
- FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N [4,6-bis(cyanoamino)-1,3,5-triazin-2-yl]cyanamide Chemical compound N#CNC1=NC(NC#N)=NC(NC#N)=N1 FJJCIZWZNKZHII-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 125000003700 epoxy group Chemical group 0.000 description 3
- 239000004220 glutamic acid Substances 0.000 description 3
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 3
- 235000019419 proteases Nutrition 0.000 description 3
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 3
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002023 wood Substances 0.000 description 3
- DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N Glycine Chemical compound NCC(O)=O DHMQDGOQFOQNFH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 239000003937 drug carrier Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 description 2
- 239000003292 glue Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 108700022290 poly(gamma-glutamic acid) Proteins 0.000 description 2
- 239000012429 reaction media Substances 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 2
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 2
- -1 wherein Substances 0.000 description 2
- DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N (2s)-4-hydroxy-2-(propylamino)butanoic acid Chemical compound CCCN[C@H](C(O)=O)CCO DWNBOPVKNPVNQG-LURJTMIESA-N 0.000 description 1
- 239000004475 Arginine Substances 0.000 description 1
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 1
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N Ethene Chemical compound C=C VGGSQFUCUMXWEO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005977 Ethylene Substances 0.000 description 1
- WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N Glutamic acid Natural products OC(=O)C(N)CCC(O)=O WHUUTDBJXJRKMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004471 Glycine Substances 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P L-argininium(2+) Chemical compound NC(=[NH2+])NCCC[C@H]([NH3+])C(O)=O ODKSFYDXXFIFQN-BYPYZUCNSA-P 0.000 description 1
- CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N L-aspartic acid Chemical compound OC(=O)[C@@H](N)CC(O)=O CKLJMWTZIZZHCS-REOHCLBHSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N arginine Natural products OC(=O)C(N)CCCNC(N)=N ODKSFYDXXFIFQN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000003704 aspartic acid Nutrition 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N beta-carboxyaspartic acid Natural products OC(=O)C(N)C(C(O)=O)C(O)=O OQFSQFPPLPISGP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 1
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 1
- 208000012839 conversion disease Diseases 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000003111 delayed effect Effects 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 238000000855 fermentation Methods 0.000 description 1
- 230000004151 fermentation Effects 0.000 description 1
- 238000011010 flushing procedure Methods 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000013922 glutamic acid Nutrition 0.000 description 1
- 125000000291 glutamic acid group Chemical group N[C@@H](CCC(O)=O)C(=O)* 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 244000005700 microbiome Species 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 229920001308 poly(aminoacid) Polymers 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 1
- 230000004044 response Effects 0.000 description 1
- 238000009738 saturating Methods 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 238000009941 weaving Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F283/00—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G
- C08F283/04—Macromolecular compounds obtained by polymerising monomers on to polymers provided for in subclass C08G on to polycarbonamides, polyesteramides or polyimides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08F—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED BY REACTIONS ONLY INVOLVING CARBON-TO-CARBON UNSATURATED BONDS
- C08F2/00—Processes of polymerisation
- C08F2/46—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation
- C08F2/48—Polymerisation initiated by wave energy or particle radiation by ultraviolet or visible light
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Biological Depolymerization Polymers (AREA)
Abstract
本发明涉及高吸水性γ‑聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，将γ‑聚谷氨酸溶解于RO水中，得到第一反应溶液，调节pH为4.0～6.0，然后在第一反应液中加入交联剂，搅拌均匀，在50～70℃条件下反应6～8h，反应结束后透析，冷冻干燥；用含光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶。制备时间短，反应步骤少，能耗低，反应简单安全，操作过程安全无毒，采用新的生物可降解交联剂替代现有的交联剂制备水凝胶，以安全无毒的γ‑聚谷氨酸为主要原料，甲基丙烯酸缩水甘油酯为交联剂，在水溶液中制备γ‑聚谷氨酸吸水材料；所得水凝胶吸水率高，溶胀速率快，具有生物可降解性；反应在水溶液中进行，有利于环保。
Description
技术领域
本发明涉及一种高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，属于高分子化学技术领域。
背景技术
聚谷氨酸(聚-γ-谷氨酸，英文poly-γ-glutamic acid，简称PGA)是自然界中微生物发酵产生的水溶性多聚氨基酸，其结构为谷氨酸单元通过α-氨基和γ-羧基形成肽键的高分子聚合物。
γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种由微生物发醇得到的聚氨基酸材料，交联后可形成具有高吸水性、生物可相容性、化学易修饰性和生物可降解性的水凝胶。近年来，由于其优良的特性，γ-PGA水凝胶在纺织、医药、组织工程、食品、污水处理等领域具有广泛的应用前景。
从聚谷氨酸的发现至今仅有几十年的历史，聚谷氨酸的研究主要还是处于实验室阶段，主要包括对性质研究，产生菌的改良和基因研究，发酵过程研究和提取纯化过程研究，以及衍生物的生产和性质的研究。近几年来，由于人们环境意识的增强和国家可持续发展战略的要求，发展对环境友好材料和开发改善环境问题的产品成为一种产业上的趋势，也推动了聚谷氨酸产业化研究和探索的进程。进入本世纪，个别国际知名公司开始进行聚谷氨酸的生产和应用的研究，国内部分大学和研究所也积极开展了相关的研究，国内更有数家企业开始计划聚谷氨酸的大规模生产。由于这些产业化研究的跟进，使得聚谷氨酸成为现阶段最受人关注的生物制品之一。
而甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)分子中有活泼的乙烯基及有离子性反应的环氧基两个官能团，可以以官能团方式聚合，也能以离子反应方式聚合，所以，可用于乙烯型聚合物及缩聚型聚合物的改性，GMA能以三种方式介入聚合，其一是乙烯聚合时，使环氧基位于支链上，即“O”型聚合物；其二是环氧开环，使乙烯基位于支链上，即“V”型聚合物；其三是具活泼氢的化合物与GMA反应，在环氧基上开环成链。上述三种方式中的任何一种，在聚合时，使聚合物改质；与聚谷氨酸接枝，显著提高材料韧性，具有良好的生物相容性和讲解性能；同时提供了双键，方便之后接RGD序列(精氨酸、甘氨酸和天冬氨酸)等，提高细胞生物活性。此接枝反应转化率很高，且可控。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，特点是：将γ-聚谷氨酸溶解于RO水中，得到第一反应溶液，调节pH为4.0～6.0，然后在第一反应液中加入交联剂，搅拌均匀，在50～70℃条件下反应6～8h，反应结束后透析，冷冻干燥；用含光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，所选聚谷氨酸的分子量为10万～200万单位。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，所选第一反应溶液的质量浓度为4～6％。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，调节体系pH采用1mol/L HCl溶液。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，调节pH为4.0。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，反应时间为8h。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，反应温度为60℃。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，透析用的透析袋为3000～12000分子量。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，交联剂的添加量与γ-聚谷氨酸的质量比为2：3。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，光引发剂为irgacure2959、irgacure184、irgacure127或irgacure500。
进一步地，上述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其中，以70万分子量γ-聚谷氨酸溶解于RO水中，得到的第一反应液的质量浓度为5％，调节体系pH采用1mol/L HCl溶液，调节pH至4.0，在第一反应液中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，在60℃条件下反应8h，反应结束后透析3天以上，透析袋为5000分子量，用含irgacure2959光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶。
本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
①本发明制备时间短，反应步骤少，能耗低，反应简单安全，操作过程安全无毒，采用新的生物可降解交联剂替代现有的交联剂制备水凝胶，反应介质摆脱了有毒的有机溶剂，以安全无毒的γ-聚谷氨酸为主要原料，甲基丙烯酸缩水甘油酯为交联剂，在水溶液中制备γ-聚谷氨酸吸水材料；
②所得水凝胶吸水率高，溶胀速率快，具有生物可降解性；反应在水溶液中进行，有利于环保；
③由于其从原料到介质，均无对人体有害的物质，真正获得安全无毒且可生物降解的水凝胶，可广泛应用于一次性卫生用品、药物载体、医疗用品等。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明具体实施方案。
本发明以γ-聚谷氨酸为主要原料，添加生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ-聚谷氨酸水凝胶类吸水材料，其制备工艺为：将γ-聚谷氨酸溶解于RO水中，得到第一反应溶液，调节pH为4.0～6.0，然后在第一反应液中加入交联剂，搅拌均匀，在50～70℃条件下反应6～8h，反应结束后透析3天以上，冷冻干燥；用含光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶。
其中，聚谷氨酸的分子量为10万～200万单位。第一反应溶液的质量浓度为4～6％，最佳反应质量浓度为5％。调节体系pH采用1mol/L HCl溶液。调节pH最佳为4.0。交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。最佳反应时间为8h。最佳反应温度为60℃。透析用的透析袋为3000～12000分子量，优选透析袋为5000分子量。交联剂的添加量与γ-聚谷氨酸的质量比为2：3。光引发剂为irgacure2959、irgacure184、irgacure127或irgacure500，优选irgacure2959。
实施例1：
70万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为5.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，50℃下恒温反应6小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为5.0。反应结束后用3500分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure2959加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率70％，弹性模量2000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化28天降解。
实施例2：
200万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为4.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，50℃下恒温反应6小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为4.0。反应结束后用5000分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure2959加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率35％，弹性模量7000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化40天降解。
实施例3：
80万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为5.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，50℃下恒温反应7小时。反应结束后用3500分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure184加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率45％，弹性模量5000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化37天降解。
实施例4：
100万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为5.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，60℃下恒温反应8小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为5.0。反应结束后用3500分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure184加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率45％，弹性模量4500Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化37天降解。
实施例5：
20万分子量聚谷氨酸0.8g，加水20ml，调节反应体系初始pH为6.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，50℃下恒温反应6小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为6.0。反应结束后用12000分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure127加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率65％，弹性模量4000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化32天降解。
实施例6：
70万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为4.0，然后加入0.08ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，60℃下恒温反应8小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为4.0。反应结束后用5000分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure2959加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率45％，弹性模量6000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化38天降解。
实施例7：
70万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为5.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，50℃下恒温反应6小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为5.0。反应结束后用3500分子截留量的透析袋透析4天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure2959加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率60％，弹性模量4500Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化33天降解。
实施例8：
150万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为5.0，然后加入0.12ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，50℃下恒温反应7小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为5.0。反应结束后用12000分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure500加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率50％，弹性模量5500Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化35天降解。
实施例9：
70万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为4.0，然后加入0.1ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，60℃下恒温反应8小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为4.0。反应结束后用5000分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure2959加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率40％，弹性模量7000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化37天降解。
实施例10：
10万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为6.0，然后加入0.05ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，40℃下恒温反应6小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为6.0。反应结束后用3500分子截留量的透析袋透析3天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure2959加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率80％，弹性模量1000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化28天降解。
实施例11：
200万分子量聚谷氨酸1.0g，加水20ml，调节反应体系初始pH为4.0，然后加入0.15ml甲基丙烯酸缩水甘油酯，60℃下恒温反应8小时，随着反应的进行，每隔1个小时调节反应体系pH为4.0。反应结束后用12000分子截留量的透析袋透析5天，再冻干干燥。将冻干的双键化的聚谷氨酸溶于磷酸盐缓冲液，质量浓度为10％，然后，将光引发剂irgacure184加入到混合溶液中，加入的光引发剂的质量浓度为0.1％，再用波长为365nm、强度为10mw/m2的紫外光，对混合溶液照射10分钟，引发溶液聚合形成水凝胶。溶胀率20％，弹性模量8000Kpa，木瓜蛋白酶(每毫升两百个活性单位)催化42天降解。
综上所述，本发明制备时间短，反应步骤少，能耗低，反应简单安全，操作过程安全无毒，采用新的生物可降解交联剂替代现有的交联剂制备水凝胶，反应介质摆脱了有毒的有机溶剂，以安全无毒的γ-聚谷氨酸为主要原料，甲基丙烯酸缩水甘油酯为交联剂，在水溶液中制备γ-聚谷氨酸吸水材料。由于其从原料到介质，均无对人体有害的物质，真正获得安全无毒且可生物降解的水凝胶，可广泛应用于一次性卫生用品、药物载体、医疗用品等。所得水凝胶吸水率高，溶胀速率快，具有生物可降解性；反应在水溶液中进行，有利于环保。
需要说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施方式，并非用以限定本发明的权利范围；同时以上的描述，对于相关技术领域的专门人士应可明了及实施，因此其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在申请专利范围中。
Claims (12)
1.高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：将γ-聚谷氨酸溶解于RO水中，得到第一反应溶液，调节pH为4.0～6.0，然后在第一反应液中加入交联剂，搅拌均匀，在50～70℃条件下反应6～8h，反应结束后透析，冷冻干燥；用含光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶。
2.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所选聚谷氨酸的分子量为10万～200万单位。
3.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所选第一反应溶液的质量浓度为4～6％。
4.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：调节体系pH采用1mol/L HCl溶液。
5.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：调节pH至4.0。
6.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：所述交联剂为甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)。
7.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：反应时间为8h。
8.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：反应温度为60℃。
9.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：透析用的透析袋为3000～12000分子量。
10.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：交联剂的添加量与γ-聚谷氨酸的质量比为2：3。
11.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：光引发剂为irgacure2959、irgacure184、irgacure127或irgacure500。
12.根据权利要求1所述的高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法，其特征在于：以70万分子量γ-聚谷氨酸溶解于RO水中，得到的第一反应液的质量浓度为5％，调节体系pH采用1mol/L HCl溶液，调节pH至4.0，在第一反应液中加入甲基丙烯酸缩水甘油酯，在60℃条件下反应8h，反应结束后透析3天以上，透析袋为5000分子量，用含irgacure2959光引发剂缓冲液溶解，在紫外灯照射下成胶。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810044116.3A CN108192034A (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201810044116.3A CN108192034A (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN108192034A true CN108192034A (zh) | 2018-06-22 |
Family
ID=62589819
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201810044116.3A Pending CN108192034A (zh) | 2018-01-17 | 2018-01-17 | 高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN108192034A (zh) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110538643A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-06 | 水友环保技术（苏州）有限公司 | 用于吸附废水中重金属离子的水凝胶材料的制备方法 |
| CN111253592A (zh) * | 2020-02-06 | 2020-06-09 | 南京工业大学 | 一种光交联的γ-聚谷氨酸水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN111635542A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-08 | 华熙生物科技股份有限公司 | 交联聚谷氨酸水凝胶及其制备方法 |
| US11111340B2 (en) * | 2018-06-26 | 2021-09-07 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | Method for preparing biocompatible poly-γ-glutamic acid hydrogel by using ultraviolet rays |
| CN113797382A (zh) * | 2020-06-12 | 2021-12-17 | 四川大学 | 改性γ-聚谷氨酸凝胶止血材料及其制备方法和应用 |
| CN114369322A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-19 | 山东新昊顺为新材料科技有限公司 | 一种高分子吸水树脂的制备方法 |
| CN114437373A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-06 | 四川师范大学 | 一种氨基酸复合自由基聚合型水凝胶及其制备方法和用途 |
| CN115177793A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-10-14 | 南京工业大学 | 一种基材表面修饰贻贝蛋白-聚谷氨酸抗菌润滑医用水凝胶涂层的方法 |
| CN116354710A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-06-30 | 郑州大学 | 一种聚-γ-谷氨酸凝胶浇注制备陶瓷的方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050165136A1 (en) * | 2002-01-23 | 2005-07-28 | Uab Research Foundation | Glass-ionomer cements containing amino acids |
| CN101891954A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-11-24 | 南开大学 | 一种聚谷氨酸水凝胶的制备方法 |
| CN102816326A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-12 | 中科院广州化学有限公司 | 含有碳-碳双键的聚谷氨酸大分子交联剂及其制备方法与应用 |
| CN103131054A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-06-05 | 武汉大学 | 一种高强度水凝胶 |
| CN103435746A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-11 | 东南大学 | 一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法 |
-
2018
- 2018-01-17 CN CN201810044116.3A patent/CN108192034A/zh active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20050165136A1 (en) * | 2002-01-23 | 2005-07-28 | Uab Research Foundation | Glass-ionomer cements containing amino acids |
| CN101891954A (zh) * | 2010-06-23 | 2010-11-24 | 南开大学 | 一种聚谷氨酸水凝胶的制备方法 |
| CN102816326A (zh) * | 2012-08-15 | 2012-12-12 | 中科院广州化学有限公司 | 含有碳-碳双键的聚谷氨酸大分子交联剂及其制备方法与应用 |
| CN103131054A (zh) * | 2013-03-12 | 2013-06-05 | 武汉大学 | 一种高强度水凝胶 |
| CN103435746A (zh) * | 2013-09-03 | 2013-12-11 | 东南大学 | 一种氨基酸两性离子水凝胶材料及其制备方法 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| WEN ZENG ET AL.: "《Preparation and Characterization of Poly(γ-glutamic acid) Hydrogels as Potential Tissue Engineering Scaffolds》", 《CHINESE JOURNAL OF POLYMER SCIENCE》 * |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11111340B2 (en) * | 2018-06-26 | 2021-09-07 | Kookmin University Industry Academy Cooperation Foundation | Method for preparing biocompatible poly-γ-glutamic acid hydrogel by using ultraviolet rays |
| CN110538643A (zh) * | 2019-08-21 | 2019-12-06 | 水友环保技术（苏州）有限公司 | 用于吸附废水中重金属离子的水凝胶材料的制备方法 |
| CN111253592A (zh) * | 2020-02-06 | 2020-06-09 | 南京工业大学 | 一种光交联的γ-聚谷氨酸水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN111253592B (zh) * | 2020-02-06 | 2022-06-07 | 南京工业大学 | 一种光交联的γ-聚谷氨酸水凝胶及其制备方法和应用 |
| CN113797382A (zh) * | 2020-06-12 | 2021-12-17 | 四川大学 | 改性γ-聚谷氨酸凝胶止血材料及其制备方法和应用 |
| CN111635542A (zh) * | 2020-07-14 | 2020-09-08 | 华熙生物科技股份有限公司 | 交联聚谷氨酸水凝胶及其制备方法 |
| CN114369322A (zh) * | 2022-01-18 | 2022-04-19 | 山东新昊顺为新材料科技有限公司 | 一种高分子吸水树脂的制备方法 |
| CN114437373A (zh) * | 2022-02-17 | 2022-05-06 | 四川师范大学 | 一种氨基酸复合自由基聚合型水凝胶及其制备方法和用途 |
| CN114437373B (zh) * | 2022-02-17 | 2023-08-04 | 四川师范大学 | 一种氨基酸复合自由基聚合型水凝胶及其制备方法和用途 |
| CN115177793A (zh) * | 2022-07-20 | 2022-10-14 | 南京工业大学 | 一种基材表面修饰贻贝蛋白-聚谷氨酸抗菌润滑医用水凝胶涂层的方法 |
| CN115177793B (zh) * | 2022-07-20 | 2024-01-19 | 南京工业大学 | 一种基材表面修饰贻贝蛋白-聚谷氨酸抗菌润滑医用水凝胶涂层的方法 |
| CN116354710A (zh) * | 2023-02-21 | 2023-06-30 | 郑州大学 | 一种聚-γ-谷氨酸凝胶浇注制备陶瓷的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN108192034A (zh) | 高吸水性γ-聚谷氨酸水凝胶材料的制备方法 | |
| US20040019172A1 (en) | Biodegradable, water absorbable resin and its preparation method | |
| CN110627213B (zh) | 一种微藻光发酵法高效处理高氨氮废水的方法 | |
| CN103044636B (zh) | 一种酶解丝胶蛋白复合吸水材料的制备方法 | |
| CN104418971B (zh) | 葡萄糖氧化酶介导自由基引发体系及其制备水凝胶的方法 | |
| CN108841882B (zh) | 一种利用谷氨酸发酵废弃菌体发酵生产聚谷氨酸的方法 | |
| Li et al. | A biomaterial doped with LaB6 nanoparticles as photothermal media for enhancing biofilm growth and hydrogen production in photosynthetic bacteria | |
| CN100478451C (zh) | 游离细胞或固定化细胞催化合成α-熊果苷的方法 | |
| CN111253592B (zh) | 一种光交联的γ-聚谷氨酸水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN108148208A (zh) | 一种土壤改良用水凝胶及其制备方法及其应用 | |
| CN110904012B (zh) | 一株枯草芽孢杆菌及其在生产γ-聚谷氨酸中的应用 | |
| CN101696430A (zh) | 一种惰性载体吸附固态发酵法生产β-聚苹果酸的方法 | |
| CN102516473B (zh) | 细胞片智能分离用共聚纳米复合水凝胶及其制备方法与应用 | |
| CN109402106B (zh) | 一种聚乙烯醇-纤维素固定克雷伯氏菌的方法及其应用 | |
| CN103436486A (zh) | 一种无动物来源成分的细胞培养用微载体及其制备方法 | |
| CN101696434A (zh) | β-聚苹果酸发酵新工艺 | |
| CN105695518A (zh) | 一种固定化菌体生物法转化单宁酸重复制备没食子酸的方法 | |
| CN105907806A (zh) | 使用有毒工业污染物苯酚制备聚羟基脂肪酸酯的方法 | |
| CN114229992B (zh) | 一种复合改性载体的制备及污水处理方法 | |
| CN114657096A (zh) | 沙福芽孢杆菌pla1006菌株、筛选方法及其应用 | |
| CN102827824A (zh) | 高强度长寿命包埋微生物的光化学制备方法 | |
| KR20130018382A (ko) | 고정화 탄산무수화 효소를 이용한 고효율 이산화탄소 전환 및 이를 활용한 광합성 미생물의 생리활성물질 생산성 향상 방법 | |
| CN103642784A (zh) | 一种有机/无机水凝胶及其制备方法和应用 | |
| CN110438163A (zh) | 利用造纸黑液改性制备水稻耐盐专用小分子有机物的方法 | |
| CN105713139B (zh) | 以羧甲基马铃薯淀粉和丙烯酰胺为原料制备高含钾量高吸水树脂的新工艺 |
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 | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20180622 |