CN110684212A - 一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，包括以下步骤：（1）将壳聚糖溶解于乙酸中，制成壳聚糖乙酸溶液；（2）向步骤（1）制得的溶液中加入3，4‑二羟基苯乙酸、EDC、NHS，调节pH后反应一段时间；（3）将步骤（2）得到的溶液在pH=5的水中透析，取截留液冷冻干燥；（4）将步骤（3）得到的样品制备成溶液；（5）将葡聚糖溶于水，加入氧化剂，避光反应一段时间后加入乙二醇终止反应；（6）将步骤（5）得到的溶液在水中透析，取截留液冷冻干燥；（7）将步骤（6）得到样品制备成溶液；（8）将步骤（4）和步骤（7）得到的溶液混合，制得水凝胶。本发明提供的制备方法，制备的水凝胶可用作水下粘合剂。

Description

一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法
技术领域
本发明涉及水凝胶制备领域，具体涉及一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法。
背景技术
随着医用水凝胶的应用和发展，开发耐湿粘合剂是进来研究的热点。尽管海岸上不停的波浪，贻贝仍显示出强大的抗湿粘附性，其中贻贝粘性蛋白在这种湿粘附中起着关键作用。受贻贝粘附蛋白中含有丰富的儿茶酚基团的启发，通过接枝儿茶酚基团来增加水凝胶的湿粘附性。多糖基水凝胶具有良好的生物相容性，可广泛应用于各种生物医疗环境中。
发明内容
技术问题：本发明的目的是提供一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，以解决在湿环境下的粘附，生物相容性差等问题。
技术方案：为解决上述问题，本发明的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）将壳聚糖溶解于乙酸中，制成壳聚糖乙酸溶液；
2）向步骤1）制得的溶液中加入3，4-二羟基苯乙酸、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，调节pH进行反应；
3）将步骤2）得到的溶液置于透析带，在pH为5的水中进行透析，取截留液冷冻干燥，获得含有儿茶酚接枝的壳聚糖；
4）将步骤3）得到的含有儿茶酚接枝的壳聚糖中加入水，制备成含有儿茶酚接枝的壳聚糖溶液；
5）将葡聚糖溶于水，制成葡聚糖水溶液；
6）向步骤5）制得的溶液中加入氧化剂，进行避光反应后加入乙二醇，终止反应；
7）将步骤6）得到的溶液置于透析带中，在水中进行透析，取截留液冷冻干燥，得到氧化葡聚糖；
8）将步骤7）得到的氧化葡聚糖中加入水，制备成氧化葡聚糖溶液；
9）将步骤4）制备的儿茶酚接枝的壳聚糖溶液与步骤8）制备的氧化葡聚糖溶液进行混合，制得水凝胶。
优选的，所述步骤1）中乙酸溶液的体积分数为2%；所述步骤1）中壳聚糖的质量为乙酸溶液体积的2%。
优选的，所述步骤2）中3，4-二羟基苯乙酸的质量与壳聚糖的物质的量相等，1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量与壳聚糖的物质的量相等，N-羟基琥珀酰亚胺的质量与壳聚糖的物质的量相等。
优选的，所述步骤2）中调节pH为5，反应10小时。
优选的，所述步骤3）中和步骤7）中透析带的分子截留量为3500-14000KDa。
优选的，所述步骤6）中氧化剂为高碘酸钠，避光反应时间为4-12小时，乙二醇用量为1mL-2mL。
优选的，所述步骤6）中氧化剂的质量为步骤5）中葡聚糖物质的量的60%-100%。
优选的，所述步骤3）和步骤7）中水中透析时间为2-3天，冷冻干燥时间为24-48小时。
优选的，所述步骤4）中含有儿茶酚接枝的壳聚糖的质量为水的体积的2%-2.5%，步骤8）中氧化葡聚糖的质量为水的体积的5%-10%。
优选的，所述步骤9）中，含有儿茶酚接枝的壳聚糖溶液与氧化葡聚糖溶液的体积比为1:1。
有益效果：相对于现有的技术方案，该方法制备的水凝胶制备方法简单、水下粘附效果明显、生物相容性良好，能广泛应用于各个领域。基于氨基和醛基的希夫碱反应将儿茶酚基团接枝到壳聚糖链上，在与氧化葡聚糖反应制得凝胶。葡聚糖和壳聚糖是常见的粘多糖，具有良好的生物相容性，能应用于生物医学材料；同时，儿茶酚基团的接枝能很大提高水凝胶在水下的粘附效果，是一种增加水下粘附的新思路。
附图说明
图1是实施例1获得的仿贻贝的水下高粘性多糖水凝胶的红外数据图；
图2是实施例1-3获得的水凝胶的湿粘附性能图。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
实施例1
一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）将1g壳聚糖溶解于50mL乙酸(2%,v/v)中，制成壳聚糖乙酸溶液；
2）向步骤（1）制得的溶液中加入0.95g HCA、0.95g EDC、0.58g NHS，调节pH为5，反应10小时；
3）将步骤（2）得到的溶液转移到分子截留量为3500KDa的透析带中，在pH=5的水中透析2天，取截留液冷冻干燥48小时，获得儿茶酚接枝的壳聚糖；
4）将步骤（3）得到的儿茶酚接枝的壳聚糖0.25g溶解在10mL水中；
5）将1g葡聚糖溶于50mL水中，制成葡聚糖水溶液；
6）向步骤（5）制得的溶液中加入0.825g高碘酸钠，避光反应6小时后加入1mL乙二醇终止反应；
7）将步骤（6）得到的溶液转移到分子截留量为3500KDa的透析带中，在水中透析2天，取截留液冷冻干燥48小时，得到氧化葡聚糖；
8）将步骤（7）得到的氧化葡聚糖0.5g溶解在10mL水中；
9）将步骤（4）和步骤（8）的溶液等体积混合。本例中，可将两种溶液置于双管注射器的两个注射筒中混合，制得水凝胶。
实施例2
一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）将2g壳聚糖溶解于100mL乙酸(2%,v/v)中，制成壳聚糖乙酸溶液；
2）向步骤（1）制得的溶液中加入1.9g HCA、1.9g EDC、1.16g NHS，调节pH为5，反应10小时；
3）将步骤（2）得到的溶液转移到分子截留量为10000KDa的透析带中，在pH=5的水中透析2天，取截留液冷冻干燥24小时，获得儿茶酚接枝的壳聚糖；
4）将步骤（3）得到的儿茶酚接枝的壳聚糖0.25g溶解在10mL水中；
5）将1g葡聚糖溶于50mL水中，制成葡聚糖水溶液；
6）向步骤（5）制得的溶液中加入0.825g高碘酸钠，避光反应10小时后加入1mL乙二醇终止反应；
7）将步骤（6）得到的溶液转移到分子截留量为3500KDa的透析带中，在水中透析2天，取截留液冷冻干燥48小时，得到氧化葡聚糖；
8）将步骤（7）得到的氧化葡聚糖0.5g溶解在10mL水中；
9）将步骤（4）和步骤（8）的溶液等体积混合。本例中，可将两种溶液置于双管注射器的两个注射筒中混合，制得水凝胶。
实施例3
一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，该制备方法包括以下步骤：
1）将2g壳聚糖溶解于100mL乙酸(2%,v/v)中，制成壳聚糖乙酸溶液；
2）向步骤（1）制得的溶液中加入1.9g HCA、1.9g EDC、1.16g NHS，调节pH为5，反应10小时；
3）将步骤（2）得到的溶液转移到分子截留量为14000KDa的透析带中，在pH=5的水中透析3天，取截留液冷冻干燥48小时，获得儿茶酚接枝的壳聚糖；
4）将步骤（3）得到的儿茶酚接枝的壳聚糖0.3g溶解在10mL水中；
5）将1g葡聚糖溶于50mL水中，制成葡聚糖水溶液；
6）向步骤（5）制得的溶液中加入0.825g高碘酸钠，避光反应12小时后加入1mL乙二醇终止反应；
7）将步骤（6）得到的溶液转移到分子截留量为3500KDa的透析带中，在水中透析2天，取截留液冷冻干燥48小时，得到氧化葡聚糖；
8）将步骤（7）得到的氧化葡聚糖0.5g溶解在10mL水中；
9）将步骤（4）和步骤（8）的溶液等体积混合。本例中，可将两种溶液置于双管注射器的两个注射筒中混合，制得水凝胶。
图1是实例1所得水凝胶的红外数据图，用来表征葡聚糖的成功氧化和儿茶酚基团成功接枝到壳聚糖上。图2是实施例1-3所得水凝胶的水下粘附图，可以看出水凝胶在潮湿环境有很强的粘附效果，可以用做水下粘附剂。
上述实例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人员能够了解本发明的内容并据以实例，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所做的等效变换或修饰，都应涵盖本发明的保护范围以内。

Claims (10)

1.一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于，该制备方法包括以下步骤：
1）将壳聚糖溶解于乙酸中，制成壳聚糖乙酸溶液；
2）向步骤1）制得的溶液中加入3，4-二羟基苯乙酸、1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐、N-羟基琥珀酰亚胺，调节pH进行反应；
3）将步骤2）得到的溶液置于透析带，在pH为5的水中进行透析，取截留液冷冻干燥，获得含有儿茶酚接枝的壳聚糖；
4）将步骤3）得到的含有儿茶酚接枝的壳聚糖中加入水，制备成含有儿茶酚接枝的壳聚糖溶液；
5）将葡聚糖溶于水，制成葡聚糖水溶液；
6）向步骤5）制得的溶液中加入氧化剂，进行避光反应后加入乙二醇，终止反应；
7）将步骤6）得到的溶液置于透析带中，在水中进行透析，取截留液冷冻干燥，得到氧化葡聚糖；
8）将步骤7）得到的氧化葡聚糖中加入水，制备成氧化葡聚糖溶液；
9）将步骤4）制备的儿茶酚接枝的壳聚糖溶液与步骤8）制备的氧化葡聚糖溶液进行混合，制得水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤1）中乙酸溶液的体积分数为2%；所述步骤1）中壳聚糖的质量为乙酸溶液体积的2%。
3.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中3，4-二羟基苯乙酸的质量与壳聚糖的物质的量相等，1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐的质量与壳聚糖的物质的量相等，N-羟基琥珀酰亚胺的质量与壳聚糖的物质的量相等。
4.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤2）中调节pH为5，反应10小时。
5.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤3）中和步骤7）中透析带的分子截留量为3500-14000KDa。
6.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中氧化剂为高碘酸钠，避光反应时间为4-12小时，乙二醇用量为1mL-2mL。
7.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤6）中氧化剂的质量为步骤5）中葡聚糖物质的量的60%-100%。
8.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤3）和步骤7）中水中透析时间为2-3天，冷冻干燥时间为24-48小时。
9.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤4）中含有儿茶酚接枝的壳聚糖的质量为水的体积的2%-2.5%，步骤8）中氧化葡聚糖的质量为水的体积的5%-10%。
10.根据权利要求1所述的一种仿贻贝的水下高粘性水凝胶的制备方法，其特征在于：所述步骤9）中，含有儿茶酚接枝的壳聚糖溶液与氧化葡聚糖溶液的体积比为1:1。
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