CN109354886A - 复合水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的复合水凝胶的制备方法，将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液，调节所述混合溶液的pH至中性，水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶，将所述水凝胶置于‑20℃环境中冷冻8～12h，并于20～40℃融化解冻，重复上述冷冻‑解冻过程，得到所述复合水凝胶，制备工艺简单，经济效益高。此外，本发明还提供了一种复合水凝胶。

Description

复合水凝胶及其制备方法
技术领域
本发明涉及医用材料技术领域，尤其涉及一种复合水凝胶及其制备方法。
背景技术
医用水凝胶有很多种类。总体来说是以去离子水加上一些高分子共聚物和交联剂等物质组成凝胶状。现有的医用水凝胶，均是液态的，在实际使用中，无法成型，所以，一般只能灌装在各种类型的包装袋中，例如包装于塑料袋中形成的医用降温贴，或者在使用时，只能涂抹于伤患的表面，在需要去除时，对伤患处的残留物必须加以清洗，带来了使用上的不便。
传统的水凝胶制备方法多使用化学合成类交联剂，而这类交联剂本身具有相对较高的细胞毒性，导致该水凝胶在接触人体后，影响组织的正常生长。此外，海藻酸盐与水溶性无机金属(例如氯化钙和氯化锌)络合反应剧烈，凝胶化反应速度非常快，较难控制，很难制备结构均一形态规整的敷料产品，制约了海藻酸盐的应用。此外，由于其缺少细胞粘附性能和可控的降解性。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术存在的缺陷，提供一种性能优异的复合水凝胶的制备方法。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种复合水凝胶的制备方法，包括下述步骤：将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液；
调节所述混合溶液的pH至中性；
水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶；
将所述水凝胶置于-30～-10℃环境中冷冻8～12h，并于20～40℃融化解冻；
重复上述冷冻-解冻过程，得到所述复合水凝胶。
在一些较佳的实施例中，在将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液的步骤中：
所述胶原蛋白溶液通过下述方法制备：
用10～20％(v/v)的正丁醇将鱼皮脱脂12～36h，将脱脂后的鱼皮用蒸馏水冲洗后再用浓度为0.05～0.2mol/L的NaOH水溶液中除杂蛋白12～36h，水洗至中性；
在经上述处理的鱼皮中加入0.1～0.5mol/L醋酸溶液和0.1～0.5％(w/v)的胃蛋白酶4～10℃磁力搅拌提取36～72h，离心取上清液加入NaCl，收集沉淀溶于0.1～0.5mol/L醋酸溶液中，用0.02～0.05mol/L的Na2HPO4溶液透析36～48h后离心收集沉淀，重新溶解于0.1～0.5mol/L醋酸溶液中；
将所述沉淀依次用0.1～0.5mol/L醋酸溶液、蒸馏水透析36～72h，-80～-60℃冷冻干燥成胶原蛋白海绵；
取胶原蛋白溶于醋酸溶液制备成4～12mg/mL的胶原蛋白溶液。
在一些较佳的实施例中，在将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液的步骤中：
所述PVA水溶液通过下述方法制备：
取PVA适量溶于水60～70℃溶胀1～2h，于90～100℃使其充分溶解，制成2～5％(w/v)的PVA溶液。
在一些较佳的实施例中，在将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液的步骤中：所述海藻酸盐水溶液通过下述方法制备：
将所述海藻酸盐溶于PBS缓冲液，于50～60℃加热溶解制备成1～10mg/mL的海藻酸盐水溶液。
在一些较佳的实施例中，所述海藻酸盐为海藻酸钠。
在一些较佳的实施例中，在调节所述混合溶液的pH至中性的步骤中，具体为，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节所述混合溶液的pH至中性。
在一些较佳的实施例中，在进行水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶的步骤中，具体为：于25～35℃水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶。
此外，本发明还提供了一种复合水凝胶，上述提供复合水凝胶的制备方法制备而成。
本发明采用上述技术方案的优点是：
本发明提供的复合水凝胶的制备方法，将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液，调节所述混合溶液的pH至中性，水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶，将所述水凝胶置于-20℃环境中冷冻8～12h，并于20～40℃融化解冻，重复上述冷冻-解冻过程，得到所述复合水凝胶，制备工艺简单，经济效益高。
此外，本发明提供的复合水凝胶，采用胶原蛋白、PVA和海藻酸盐各自充当交联剂，且均为物理交联，避免使用无交联剂的方法制备复合水凝胶，克服了传统的水凝胶制备方法多使用化学合成类交联剂，而这类交联剂本身具有相对较高的细胞毒性，导致该水凝胶在接触人体后，影响组织的正常生长的缺陷。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的复合水凝胶的制备方法的步骤流程图。
图2为本发明实施例1提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图3为本发明实施例2提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图4为本发明实施例3提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图5为本发明实施例4提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图6为本发明实施例5提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图7为本发明实施例6提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图8为本发明实施例7提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图9为本发明实施例8提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
图10为本发明实施例9提供的复合水凝胶的微观形貌观察示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，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做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，为本发明提供的复合水凝胶的制备方法的步骤流程图，包括下述步骤：
步骤S110：将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液；
在一些较佳的实施例中，所述胶原蛋白溶液通过下述方法制备：
用10～20％(v/v)的正丁醇将鱼皮脱脂12～36h，将脱脂后的鱼皮用蒸馏水冲洗后再用浓度为0.05～0.2mol/L的NaOH水溶液中除杂蛋白12～36h，水洗至中性；
在经上述处理的鱼皮中加入0.1～0.5mol/L醋酸溶液和0.1～0.5％(w/v)的胃蛋白酶4～10℃磁力搅拌提取36～72h，离心取上清液加入NaCl，收集沉淀溶于0.1～0.5mol/L醋酸溶液中，用0.02～0.05mol/L的Na2HPO4溶液透析36～48h后离心收集沉淀，重新溶解于0.1～0.5mol/L醋酸溶液中；
将所述沉淀依次用0.1～0.5mol/L醋酸溶液、蒸馏水透析36～72h，-80～-60℃冷冻干燥成胶原蛋白海绵；
取胶原蛋白溶于醋酸溶液制备成4～12mg/mL的胶原蛋白溶液。
在一些较佳的实施例中，所述PVA水溶液通过下述方法制备：
取PVA适量溶于水60～70℃溶胀1～2h，于90～100℃使其充分溶解，制成2～5％(w/v)的PVA溶液。
在一些较佳的实施例中，所述海藻酸盐水溶液通过下述方法制备：
将所述海藻酸盐溶于PBS缓冲液，于50～60℃加热溶解制备成1～10mg/mL的海藻酸盐水溶液。
在一些较佳的实施例中，所述海藻酸盐为海藻酸钠。
步骤S120：调节所述混合溶液的pH至中性；
在一些较佳的实施例中，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节所述混合溶液的pH至中性。
步骤S130：水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶；
在一些较佳的实施例中，于25～35℃水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶。
步骤S140：将所述水凝胶置于-30～-10℃环境中冷冻8～12h，并于20～40℃融化解冻；
步骤S150：重复上述冷冻-解冻过程，得到所述复合水凝胶。
本发明提供的复合水凝胶的制备方法，将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液，调节所述混合溶液的pH至中性，水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶，将所述水凝胶置于-20℃环境中冷冻8～12h，并于20～40℃融化解冻，重复上述冷冻-解冻过程，得到所述复合水凝胶，制备工艺简单，经济效益高。
此外，本发明提供的复合水凝胶，采用胶原蛋白、PVA和海藻酸盐各自充当交联剂，且均为物理交联，避免使用无交联剂的方法制备复合水凝胶，克服了传统的水凝胶制备方法多使用化学合成类交联剂，而这类交联剂本身具有相对较高的细胞毒性，导致该水凝胶在接触人体后，影响组织的正常生长的缺陷。
以下结合具体实施例，对上述技术方案进行详细说明。
实施例1
取10mg/mL的胶原蛋白溶液3mL，5％(w/v)的PVA溶液3mL，1mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至6，25℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。16h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻8h，20℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程3次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为432％，保水率为86％，其形貌结构示意图参阅图2。
实施例2
取10mg/mL的胶原蛋白溶液3mL，5％(w/v)的PVA溶液3mL，5mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至6.5，28℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。13h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻9h，23℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程3次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为564％，保水率为80％，，其形貌结构示意图参阅图3。
实施例3
取10mg/mL的胶原蛋白溶液3mL，5％(w/v)的PVA溶液3mL，10mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至6.7，30℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。18h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻9.5h，25℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程4次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为452％，保水率为86％，其形貌结构示意图参阅图4。
实施例4
取10mg/mL的胶原蛋白溶液3mL，5％(w/v)的PVA溶液6mL，1mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至6，25℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。16h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻8h，30℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程3次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为380％，保水率为83％，其形貌结构示意图参阅图5。
实施例5
取10mg/mL的胶原蛋白溶液3mL，5％(w/v)的PVA溶液6mL，5mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至8，30℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。12h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻10h，35℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程3次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为406％，保水率为89％，其形貌结构示意图参阅图6。
实施例6
取10mg/mL的胶原蛋白溶液3mL，5％(w/v)的PVA溶液6mL，10mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至8，28℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。10h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻6h，35℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程4次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为480％，保水率为91％，其形貌结构示意图参阅图7。
实施例7
取10mg/mL的胶原蛋白溶液6mL，5％(w/v)的PVA溶液3mL，1mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至7.8，24℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。17h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻11h，33℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程5次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为591％，保水率为86％，其形貌结构示意图参阅图8。
实施例8
取10mg/mL的胶原蛋白溶液6mL，5％(w/v)的PVA溶液3mL，5mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至7.5，38℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。20h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻12h，37℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程3次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为517％，保水率为89％，其形貌结构示意图参阅图9。
实施例9
取10mg/mL的胶原蛋白溶液6mL，5％(w/v)的PVA溶液3mL，10mg/mL的海藻酸钠溶液3mL，磁力搅拌均匀混合后，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节pH至8，24℃水浴静置使胶原蛋白和海藻酸钠生成水凝胶。24h后，将水凝胶置于-20℃冰箱中冷冻12h，40℃融化，如此重复上述冷冻-解冻过程5次。复合水凝胶即得。水凝胶溶胀率为639％，保水率为87％，其形貌结构示意图参阅图10。
当然本发明的复合水凝胶的制备方法还可具有多种变换及改型，并不局限于上述实施方式的具体结构。总之，本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型。

Claims (8)

1.一种复合水凝胶的制备方法，其特征在于，包括下述步骤：
将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液；
调节所述混合溶液的pH至中性；
水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶；
将所述水凝胶置于-30～-10℃环境中冷冻8～12h，并于20～40℃融化解冻；
重复上述冷冻-解冻过程，得到所述复合水凝胶。
2.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液的步骤中：
所述胶原蛋白溶液通过下述方法制备：
用10～20％(v/v)的正丁醇将鱼皮脱脂12～36h，将脱脂后的鱼皮用蒸馏水冲洗后再用浓度为0.05～0.2mol/L的NaOH水溶液中除杂蛋白12～36h，水洗至中性；
在经上述处理的鱼皮中加入0.1～0.5mol/L醋酸溶液和0.1～0.5％(w/v)的胃蛋白酶4～10℃磁力搅拌提取36～72h，离心取上清液加入NaCl，收集沉淀溶于0.1～0.5mol/L醋酸溶液中，用0.02～0.05mol/L的Na2HPO4溶液透析36～48h后离心收集沉淀，重新溶解于0.1～0.5mol/L醋酸溶液中；
将所述沉淀依次用0.1～0.5mol/L醋酸溶液、蒸馏水透析36～72h，-80～-60℃冷冻干燥成胶原蛋白海绵；
取胶原蛋白溶于醋酸溶液制备成4～12mg/mL的胶原蛋白溶液。
3.如权利要求2所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液的步骤中：
所述PVA水溶液通过下述方法制备：
取PVA适量溶于水60～70℃溶胀1～2h，于90～100℃使其充分溶解，制成2～5％(w/v)的PVA溶液。
4.如权利要求3所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在将胶原蛋白原溶液、PVA水溶液和海藻酸盐水溶液按照1～7:1～6:1～7的体积比例混合，得到混合溶液的步骤中：所述海藻酸盐水溶液通过下述方法制备：
将所述海藻酸盐溶于PBS缓冲液，于50～60℃加热溶解制备成1～10mg/mL的海藻酸盐水溶液。
5.如权利要求4所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，所述海藻酸盐为海藻酸钠。
6.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在调节所述混合溶液的pH至中性的步骤中，具体为，使用氢氧化钠和盐酸溶液调节所述混合溶液的pH至中性。
7.如权利要求1所述的复合水凝胶的制备方法，其特征在于，在进行水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶的步骤中，具体为：于25～35℃水浴静置使所述胶原蛋白溶液和海藻酸盐水溶液生成水凝胶。
8.一种复合水凝胶，其特征在于，由权利要求1提供复合水凝胶的制备方法制备而成。
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