CN111154010B - 一种医用阳离子聚合物生物高分子材料及制备方法与应用 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种医用阳离子聚合物生物高分子材料及制备方法与应用。其中：所述阳离子聚合物生物高分子材料包含具有如式(1)所示的化学结构式的化合物：

Description

一种医用阳离子聚合物生物高分子材料及制备方法与应用
技术领域
本发明属于医用高分子材料技术领域，尤其涉及一种医用阳离子聚合物生物高分子材料及制备方法与应用，尤其是一种甲壳素类高分子材料改性后得到的阳离子生物高分子材料及制备方法与应用。
技术背景
甲壳质，化学分子式为(C8H13O5N)n，又称甲壳素、几丁质，英文名Chitin，化学名称β-(1，4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖。1811年法国学者布拉克诺(Braconno)发现，1823年由欧吉尔(Odier)从甲壳动物外壳中提取。壳聚糖(Chitosan)是甲壳素N-脱乙酰基的产物(一般，N-乙酰基脱去55％以上的称为壳聚糖)，甲壳素、壳聚糖、纤维素三者具有相近的化学结构，纤维素在C2位上是羟基，甲壳素、壳聚糖在C2位上分别被一个乙酰氨基和氨基所代替，甲壳素和壳聚糖具有生物降解性、细胞亲和性和生物效应等许多独特的性质，尤其是含有游离氨基的壳聚糖，是天然多糖中唯一的碱性多糖。壳聚糖分子结构中的氨基基团比甲壳素分子中的乙酰氨基基团反应活性更强，使得该多糖具有优异的生物学功能并能进行化学修饰反应。因此，壳聚糖被认为是比纤维素具有更大应用潜力的功能性生物材料。由于壳聚糖具有生物降解性、生物相容性、无毒性、抑菌、抗癌、降脂、增强免疫等多种生理功能，其被广泛应用于食品添加剂、纺织、农业、环保、美容保健、化妆品、抗菌剂、医用纤维、医用敷料、人造组织材料、药物缓释材料、基因转导载体、生物医用领域、医用可吸收材料、组织工程载体材料、医疗以及药物开发等众多领域和其他日用化学工业。
如：壳聚糖/甲壳素中含有羟基、氨基等极性基团，吸湿性很强，使得其吸湿率可达400％～500％，是纤维素的两倍多，而且壳聚糖的吸湿性比甲壳素更强，可以用作化妆品的保湿剂。壳聚糖游离氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，壳聚糖可以螯合重金属离子，作为体内重金属离子的排泄剂，是高性能的金属离子捕集剂。壳聚糖在水中长期放置会发生水解，葡萄糖环开环。壳聚糖因为具有游离氨基可以被开发作为抗原、抗体、酶等生理活性物质的固定化载体。壳聚糖由于物理、化学及生物性能良好，对有机溶剂稳定性极好，方便进行二次加工，所以壳聚糖在食品、造纸、印染、环境保护、纺织、水处理、医疗、重金属回收等方面应用前景广阔。
壳聚糖的活性吸附中心是表面自由氨基，许多无机酸、有机酸和酸性化合物，甚至两性化合物，都能被壳聚糖吸附结合。在特定的条件下，壳聚糖能发生水解、烷基化、酰基化、羧甲基化、磺化、硝化、卤化、氧化、还原、缩合和络合等化学反应，可生成各种具有不同性能的壳聚糖衍生物，从而扩大了壳聚糖的应用范围。
壳聚糖的化学结构中含有活性自由氨基，溶于酸后糖链上的胺基与H结合形成强大的正电荷离子团，有利于改善酸性体质，强化人体免疫功能，排除体内有害物质等，维持机体正常pH。壳聚糖与人体细胞具有融合性，使其具有多种生物活性和生物相容性。已发现低壳聚糖具有抗肿瘤的生理功能，可被人体吸收，在肠道中是双歧乳杆菌的生长因子，而且它还具有促进四环素、金霉素等抗菌素被血液吸收的效用，对人体有益无害。利用脱乙酰甲壳素具有溶解性好而黏度明显大于明胶的特点，制备以改性甲壳素复合明胶为原料的新胶囊品种，结果令人满意，且壳聚糖用量只要3％-4％，因此选用壳聚糖作为胶囊的原料代替部分明胶的经济意义是显而易见的。利用壳聚糖对亚铁离子的吸附作用，壳聚糖可与Fe2+络合制成药物。
目前壳聚糖的应用已经非常广泛，但是由于其较强的吸液性能，导致其在吸液后较短的时间内发生自身溶解，对于用作废水处理的金属重离子的捕集剂、生物辅料和药物缓释剂等存在湿度较大的环境中，容易发生吸液后短时间自身溶解而导致失效的问题，因而急需研究一种既能保留壳聚糖等甲壳素类生物大分子材料原有生物特性，又能在降解半衰期或溶解时间上有所提升的新材料，以满足当前各领域的需求。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种医用阳离子聚合物生物高分子材料及制备方法与应用，该医用阳离子聚合物生物高分子材料由甲壳素类高分子材料改性后得到，改性后的材料其降解半衰期或溶解时间极大增加，能很好地可以用于农业、工业尤其是医药领域，特别是应用在生物敷料和药物缓控释用途上；且其吸液性得到较大提升。
为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：
提供一种医用阳离子聚合物生物高分子材料，其包含具有如式(1)所示的化学结构式的化合物：
Figure BDA0002354590900000031
式(1)中：X为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团，或包含该原子或基团的衍生化合物；
Y为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团，或包含该原子或基团的衍生化合物。
上述式(1)所示的结构为可能结构之一，其还可能包含，含Y的化合物两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物的其他连接结构，因此，这种阳离子生物高分子材料是一种分子内部交错连接的聚合物大分子。
进一步地，
所述医用阳离子聚合物生物高分子材料是由甲壳素类高分子材料改性后得到，所述甲壳素类高分子材料包括甲壳素及其衍生物与衍生物盐。
甲壳素的衍生物最优选的为壳聚糖及其盐(例如壳聚糖乙酸盐)，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基衍生物，当然还包括除壳聚糖之外的甲壳素其它衍生物及其盐。
本发明还提供一种医用阳离子聚合物生物高分子材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、甲壳素类高分子材料与具有如下式(2)的化合物1发生开环加成反应得到具有如下式(4)的化合物3；
S2、化合物3与具有如下式(3)的化合物2在引发剂的作用下光照发生点击反应得到包含如式(1)所示化学结构式化合物的医用阳离子聚合物生物高分子材料，其中：
式(1)～式(4)分别如下：
Figure BDA0002354590900000041
式(1)、式(2)、式(4)中：X为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团；
式(1)、式(3)中：Y为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团；
所述甲壳素类高分子材料包括甲壳素及其衍生物与衍生物盐。
甲壳素的衍生物最优选的为壳聚糖及其盐(例如壳聚糖乙酸盐)，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基衍生物，当然还包括除壳聚糖之外的甲壳素其它衍生物及其盐。
所述引发剂为光引发剂。
在本制备方法中，步骤S1开环加成反应的反应方程式如下：
Figure BDA0002354590900000051
步骤S2点击反应的反应方程式如下：
Figure BDA0002354590900000052
进一步地，步骤S1的具体反应过程如下：
方案一，是采用室温搅拌的方式得到化合物3：首先将甲壳素类生物高分子材料用水或酸性水溶液(pH呈酸性)溶解，得到甲壳素类生物高分子溶液，然后按甲壳素类生物高分子材料中伯羟基的物质的量：化合物1的物质的量的比例为1:(0.1～2)，往甲壳素类生物高分子溶液中加入化合物1，室温搅拌1～3天，反应完成后快速搅拌下，缓慢加入乙醇溶液，析出化合物3。过滤，用乙醇洗涤至中性，干燥，得到化合物3。
在方案一中，优选地，室温搅拌时间为3天。
在方案二中，是采用冷冻干燥的方式得到化合物3：首先将甲壳素类生物高分子材料用水或酸性水溶液(pH呈酸性)溶解，得到甲壳素类生物高分子溶液，然后按甲壳素类生物高分子材料中伯羟基的物质的量：化合物1的物质的量为1:(0.1～2)，往甲壳素类生物高分子溶液中加入化合物1，室温搅拌均匀后(一般24小时)冷冻干燥1～3天，析出化合物3。取出后用无水乙醇洗涤2-3次，搅拌、过滤、干燥，得到化合物3。
在方案二中，优选地，冷冻干燥的时间优选为2天。
上述方案一、方案二中，
优选地，甲壳素类生物高分子溶液的质量浓度为1.5％-5％，更优选地，为3％。
由于甲壳素类生物高分子材料，例如：壳聚糖，其不溶于水、碱以及一般有机溶剂，但是因为壳聚糖结构单元中存在-NH2基团，极易与酸反应成盐，因此，壳聚糖可以溶解在盐酸、甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、抗坏血酸等许多稀的无机酸或有机酸中，长时间加热搅拌条件下也能溶解在浓的盐酸、硝酸、磷酸中。
因此本发明步骤S1中，当甲壳素类生物高分子材料为可溶于水的物质，例如壳聚糖盐，就采用水溶解，若为甲壳素或者壳聚糖等不溶于水的物质，就采用酸性水溶液溶解。
优选地，甲壳素类生物高分子材料中伯羟基的物质的量：化合物1的物质的量的比例为1：1.5。
进一步地，步骤S2的具体反应过程如下：
将步骤S1得到的化合物3用纯化水溶解，然后按照化合物3中氨基的物质的量：化合物2的物质的量的比例为2：(1～2.5)加入化合物2，之后加入引发剂，搅拌均匀，光照条件下反应10～50小时，得到所述的医用阳离子聚合物生物高分子材料。
优选地，所述化合物3中氨基的物质的量：化合物2的物质的量的比例为1：0.6。
优选地，光照条件为采用波长为365nm的紫外光照射条件下反应10～50小时；进一步优选的照射反应时间为30小时。
进一步地，所述引发剂为安息香双甲醚，所加入的量为化合物3中氨基的物质的量的0.02～0.5当量。
优选地，引发剂所加入的量为化合物3中氨基的物质的量的0.3当量。
优选地，引发剂先溶于无水乙醇中配置成溶液后加入。
优选地，所述化合物1为具有如下化学结构式的化合物中一种：
Figure BDA0002354590900000061
(环氧丁烯)或
Figure BDA0002354590900000062
(1,2-环氧基-5-己烯)或
Figure BDA0002354590900000063
(烯丙基缩水甘油醚)。
更优选地，所述化合物1为
Figure BDA0002354590900000071
优选地，所述化合物2为具有如下化学结构式的化合物中一种：
Figure BDA0002354590900000072
(1,6-己二硫醇)或
Figure BDA0002354590900000073
(双(2-巯基乙基)醚)或
Figure BDA0002354590900000074
(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)。
更优选地，所述化合物2为
Figure BDA0002354590900000075
(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)。
进一步地，所述制备方法还包括步骤：
S3、将步骤S2制得的产物医用阳离子聚合物生物高分子材料冷冻1～5小时，然后进行真空干燥，得到医用阳离子聚合物聚合物海绵。
本发明还提供上述医用阳离子聚合物生物高分子材料或上述制备方法制得的医用阳离子聚合物生物高分子材料在制备及药物缓释载体、生物敷料、止血材料等中的应用。
本发明的有益效果如下：
本发明通过对甲壳素类生物大分子材料(多糖)进行改性设计，得到一种具有的阳离子聚合物生物高分子材料，其化合物结构，呈3D立体结构，其单体碳链的两端都保留有甲壳素类高分子材料中的自由氨基，使得聚合物的两表面均具有很强的吸附能力，由于两面都有自由氨基，其吸附能力相较改性前的甲壳素类高分子材料更强。同时，还保留了原甲壳素类高分子材料的其他特性，比如具有游离氨基可以被开发作为抗原、抗体、酶等生理活性物质的固定化载体等等，同时游离氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，还能用于捕集重金属。
本发明提供的方法，制备工艺简单，反应条件温和，改性得到的阳离子聚合物的其物理和化学性质发生改变，能极大增加其降解半衰期或溶解时间，可以用于农业、工业尤其是医药领域，特别是应用在生物敷料和药物缓控释用途上，还可以用于止血材料。
本发明的合成路线便于生产和质量控制，制得的的阳离子聚合物具有优异的稳定性、吸液性。本发明可以方便转化为不同领域的产品，能应用到各个领域，尤其是医药领域。
具体实施方式
本发明提供一种医用阳离子聚合物生物高分子材料，其包含具有如式(1)所示的化学结构式的化合物：
Figure BDA0002354590900000081
式(1)中：X为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团，或包含该原子或基团的衍生化合物；
Y为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团，或包含该原子或基团的衍生化合物。
上述式(1)所示的结构为可能结构之一，其还可能包含，含Y的化合物两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物的其他连接结构，因此，这种医用阳离子聚合物生物高分子材料是一种分子内部交错连接的聚合物大分子。
该医用阳离子聚合物生物高分子材料是由甲壳素类高分子材料改性后得到，所述甲壳素类高分子材料包括甲壳素及其衍生物与衍生物盐。甲壳素的衍生物为壳聚糖及其盐(例如壳聚糖乙酸盐)，壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基衍生物，当然还包括除壳聚糖之外的甲壳素其它衍生物及其盐。
本发明还提供上述式(1)所示的医用阳离子聚合物生物高分子材料的制备方法，包括如下步骤：
S1、甲壳素类高分子材料与具有如下式(2)的化合物1发生开环加成反应得到具有如下式(4)的化合物3；具体反应过程如下：
首先将甲壳素类生物高分子材料用水或酸性水溶液(pH呈酸性)溶解，得到甲壳素类生物高分子溶液，然后按甲壳素类生物高分子材料中伯羟基的物质的量：化合物1的物质的量的比例为1:(0.1～2)(优选1：1.5)，往甲壳素类生物高分子溶液中加入化合物1，室温搅拌1～3天，优选为3天；反应完成后快速搅拌下，缓慢加入乙醇溶液，析出化合物3。过滤，用乙醇洗涤至中性，干燥，得到化合物3。或者，搅拌均匀后(一般24小时)冷冻干燥1～3天，优选为2天，析出化合物3；取出后用无水乙醇洗涤2-3次，搅拌、过滤、干燥，得到化合物3。
水或酸性水溶液溶解得到的甲壳素类生物高分子溶液的质量浓度为1.5％～5％，优选为3％。
由于甲壳素类生物高分子材料，例如：壳聚糖，其不溶于水、碱以及一般有机溶剂，但是因为壳聚糖结构单元中存在-NH2基团，极易与酸反应成盐，因此，壳聚糖可以溶解在盐酸、甲酸、乙酸、乳酸、苹果酸、抗坏血酸等许多稀的无机酸或有机酸中，长时间加热搅拌条件下也能溶解在浓的盐酸、硝酸、磷酸中。
因此本发明步骤S1中，当甲壳素类生物高分子材料为可溶于水的物质，例如壳聚糖盐，就采用水溶解，若为甲壳素或者壳聚糖等不溶于水的物质，就采用酸性水溶液溶解。
S2、化合物3与具有如下式(3)的化合物2在引发剂的作用下光照发生点击反应得到化学结构式如式(1)的医用阳离子聚合物生物高分子材料，具体反应过程如下：
将步骤S1得到的化合物3用纯化水溶解，然后按照化合物3中氨基的物质的量：化合物2的物质的量的比例为2：(1～2.5)(优选1：0.6)加入化合物2，之后加入引发剂，搅拌均匀，光照条件下反应10～50小时，得到所述的医用阳离子聚合物生物高分子材料。
作为优选实施例，光照条件采用波长为365nm的紫外光照射条件下反应10～50小时(优选30小时)。
其中：式(1)～式(4)分别如下：
Figure BDA0002354590900000101
式(1)、式(2)、式(4)中：X为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团；
式(1)、式(3)中：Y为能共价结合的原子或基团，具体为包含C或N或O或其他共价结合的烃类或烃类衍生化合物基团；
化合物1选用：
(环氧丁烯)其结构式为
Figure BDA0002354590900000111
记为式(5)；
或(1,2-环氧基-5-己烯)，其结构式为
Figure BDA0002354590900000112
记为式(6)；
或(烯丙基缩水甘油醚)，其结构式为
Figure BDA0002354590900000113
记为式(7)。
更优选地，化合物1为(烯丙基缩水甘油醚)
Figure BDA0002354590900000114
化合物2选用：
(1,6-己二硫醇)其结构式为
Figure BDA0002354590900000115
记为式(8)；
或(双(2-巯基乙基)醚)，其结构式为
Figure BDA0002354590900000116
记为式(9)；
或2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇，其结构式为
Figure BDA0002354590900000117
记为式(10)。
更优选地，化合物2为2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇。
所述引发剂为光引发剂。优选地，引发剂采用安息香双甲醚，所加入的量为化合物3中氨基的物质的量的0.02～0.5当量，优选0.3当量。优选地，引发剂先溶于无水乙醇中配置成溶液后加入。
所述制备方法还包括步骤：S3、将步骤S2制得的产物医用阳离子聚合物生物高分子材料冷冻1～5小时，然后进行真空干燥，得到医用阳离子聚合物聚合物海绵。
为了更好地阐述该发明的内容，下面通过具体实施例对本发明进一步的验证。特在此说明，实施例只是为更直接地描述本发明，它们只是本发明的一部分，不能对本发明构成任何限制。
实施例1：
按壳聚糖乙酸盐中伯羟基的物质的量：如式(7)所示化合物1(烯丙基缩水甘油醚)的物质的量的比例为1：1.5，称取精制壳聚糖乙酸盐(脱乙酰度：95％以上)与烯丙基缩水甘油醚(例如：壳聚糖乙酸盐20g，烯丙基缩水甘油醚21.2g)，待用；
将壳聚糖乙酸盐按比例加入纯化水(对应600ml)搅拌溶解，得到质量浓度为3％的壳聚糖乙酸盐溶液，加入称好的烯丙基缩水甘油醚，常温搅拌24小时，将料液进行冷冻干燥2天，干燥后取出用无水乙醇洗涤3次，每次用无水乙醇200ml，搅拌10min，之后过滤、干燥，得到化合物3。
按照得到的化合物3中氨基的物质的量：化合物2的物质的量的比例为1：0.6称取化合物3(对应20g)和如上式(10)的化合物2(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)(对应12g)，同时按照化合物3中氨基的物质的量的0.3当量称取安息香双甲醚，待用；
在称好的化合物3中加充氮纯化水(对应800ml)，搅拌溶解，加(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)(对应12g)，搅拌均匀，加入称好的安息香双甲醚作为引发剂(对应8.4g)溶于无水乙醇(对应55ml)，加入以上溶液中，搅拌均匀，倒入不锈钢盘，用波长为365nm的紫外光照射30小时。最后将不锈钢盘放入冷冻干燥机进行冷冻干燥2天，得到高分子聚合物海绵，记为样品A1。
本实施例1中得到的化合物3的化学结构式具体为：
Figure BDA0002354590900000121
本实施例最后制得的样品A1的化学结构式之一为：
Figure BDA0002354590900000131
根据反应原理，样品A1其还可能包含，含Y的化合物2(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物1(烯丙基缩水甘油醚)的其他连接结构的化合物。
实施例2
本实施例与实施例1的不同在于：
化合物1采用如式(6)所示化合物：
Figure BDA0002354590900000132
(1,2-环氧基-5-己烯)。
其他参照实施例1方法制得高分子聚合物海绵，记为样品A2。
本实施例2中得到的化合物3的化学结构式具体为：
Figure BDA0002354590900000133
本实施例最后制得的样品A2的化学结构式之一为：
Figure BDA0002354590900000141
同样根据反应原理，样品A2其还可能包含，含Y的化合物2(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物1(1,2-环氧基-5-己烯)的其他连接结构的化合物。
实施例3
本实施例与实施例1的不同在于：
化合物2采用如式(8)所示化合物：
Figure BDA0002354590900000142
(1,6-己二硫醇)。
其他参照实施例1方法制得高分子聚合物海绵，记为样品A3。
本实施例3中得到的化合物3的化学结构式具体为：
Figure BDA0002354590900000151
本实施例最后制得的样品A3的化学结构式之一为：
Figure BDA0002354590900000152
同样根据反应原理，样品A3其还可能包含，含Y的化合物2(1,6-己二硫醇)两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物1(烯丙基缩水甘油醚)的其他连接结构的化合物。
实施例4
本实施例与实施例1的不同在于：
将壳聚糖乙酸盐按比例加入纯化水(对应600ml)搅拌溶解，得到质量浓度为5％的壳聚糖乙酸盐溶液。
其他参照实施例1方法制得高分子聚合物海绵，记为样品A4。
本实施例4中得到的化合物3的化学结构式具体为：
Figure BDA0002354590900000161
本实施例最后制得的样品A4的化学结构式之一为：
Figure BDA0002354590900000162
根据反应原理，样品A4其还可能包含，含Y的化合物2(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物1(烯丙基缩水甘油醚)的其他连接结构的化合物。
实施例5(室温搅拌+无水乙醇析出得化合物3)
本实施例与实施例1的不同在于：
壳聚糖乙酸盐溶液中加入如式(7)所示化合物1(烯丙基缩水甘油醚)后，室温搅拌72小时；然后快速搅拌下，缓慢加入无水乙醇，析出化合物3，用无水乙醇洗涤3次，每次用无水乙醇200ml，搅拌10min，之后过滤、干燥，得到化合物3。
其他参照实施例1方法制得高分子聚合物海绵，记为样品A5。
本实施例5中得到的化合物3的化学结构式具体为：
Figure BDA0002354590900000171
本实施例最后制得的样品A5的化学结构式之一为：
Figure BDA0002354590900000172
根据反应原理，样品A5其还可能包含，含Y的化合物2(2,2’-(1,2-乙二基双氧代)双乙硫醇)两端分别与不同位置伯羟基上的含X化合物1(烯丙基缩水甘油醚)的其他连接结构的化合物。
对比例1：壳聚糖乙酸盐未经改性
称取跟实施例1相同质量的精制壳聚糖乙酸盐，加纯化水，搅拌溶解后直接倒入不锈钢盘中进行冷冻干燥，干燥2天，得到海绵状产物。记为样品D1。
1、样品的溶解性的测定：
测定方法：各称取上述实施例和对比例制得的样品0.5g左右分别置于培养皿中，加入20ml纯化水，浸泡，观察24h，记录样品的溶解时间，测定结果如下表1：
表1各样品的溶解性测试数据
样品 30min 1h 12h 24h
实施例1(A1) 不溶 不溶 不溶 不溶
实施例2(A2) 不溶 不溶 不溶 不溶
实施例3(A3) 不溶 不溶 不溶 不溶
实施例4(A4) 不溶 不溶 不溶 不溶
实施例5(A5) 不溶 不溶 不溶 不溶
对比例1(D1) 基本溶解 完全溶解 完全溶解 完全溶解
2、样品的吸液性的测定：
测定方法：取100ml空白烧杯称重记为m1，各称取上述实施例和对比例制得的样品0.5g左右分别放入后称重记为m2，缓慢加入50ml纯化水，浸泡10min，倾倒多余纯化水，称重记为m3。
吸液性＝(m3-m1)÷(m2-m1)。
每个样品重复测定3次，取平均数，最终测得的数据如下表2：
表2各样品的吸液性测试数据
样品 吸液性
实施例1(A1) 46.8
实施例2(A2) 35.8
实施例3(A3) 44.6
实施例4(A4) 45.2
实施例5(A5) 39.9
对比例1(D1) 基本溶解，无吸液性
3、样品凝血率的测定：
试验仪器与试剂：
恒温箱，紫外分光光度计；
加有抗凝剂的新鲜兔血(血液ml：肝素钠g＝1：0.025)；
试验方法：将样品切成1cm×1cm大小，并放入100ml玻璃烧杯中。再一起放入37℃的恒温箱中预热。随后取0.25mL血液样本滴在样品上。在恒温培养箱中放置2min后，将20mL纯水溶液沿烧杯壁缓慢加入烧杯中。在恒温箱中放置10min后。取清液，利用紫外分光光度计在波长540处检测，并记录吸收值，测得样品吸光度。用0.25ml血液溶于20ml去离子水作为100％对照，测得对照吸光度。
按下面公式计算：
Figure BDA0002354590900000191
式中：X—产品的凝血率；
各实施例样品凝血率见下表3，同时还以普通纱布和普通创口贴作为对照例：
表3各样品的凝血率测试数据
样品 凝血率
实施例1(A1) 86.2％
实施例2(A2) 78.6％
实施例3(A3) 79.6％
实施例4(A4) 81.2％
实施例5(A5) 78.9％
对比例1(D1) 41.2％
普通纱布 1.2％
普通创口贴 0.5％
从上述实施例及测试结果来看：本发明实施例通过对甲壳素类生物大分子材料(具体为壳聚糖乙酸盐)进行改性设计，能得到具有的阳离子聚合物生物高分子材料，从对产物鉴定的结果来看，呈3D立体结构，其单体碳链的两端都保留有甲壳素类高分子材料中的自由氨基，使得聚合物的两表面均具有很强的吸附能力，由于两面都有自由氨基，其吸附能力相较改性前的甲壳素类高分子材料更强。同时，还保留了原甲壳素类高分子材料的其他特性，比如具有游离氨基可以被开发作为抗原、抗体、酶等生理活性物质的固定化载体等等，且游离氨基的邻位为羟基，有螯合二价金属离子的作用，还能用于捕集重金属。
本发明提供的方法，制备工艺简单，反应条件温和，改性得到的阳离子聚合物的其物理和化学性质发生改变，从上述对各实施例制得的样品的溶解性和吸液性的测试结果来看：本发明实施例制得的改性后的阳离子聚合物生物高分子材料，相比改性前的甲壳素类生物大分子材料(对比例样品D1)，其在24h小时内都不溶解，能极大增加其降解半衰期或溶解时间，可以使其其更好地用于农业、工业领域尤其是医药领域，特别是应用在生物敷料和药物缓控释用途上；且改性后的阳离子聚合物生物高分子材料其吸液性得到有效提高。从各样品的凝血率来看，本发明实施例制得的各样品具有较好的凝血性能，相比改性前的甲壳素类生物大分子材料(对比例样品D1)，其凝血率能提高将近一倍，实施例的凝血率能提高一倍以上，因而本发明制得的生物高分子材料具有较好的凝血性能，能作为止血材料应用。
需要说明的是，本领域的普通技术人员应当理解，对本发明的技术方案进行修改或等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (4)

1.一种医用阳离子聚合物海绵的制备方法，其特征在于，所述医用阳离子聚合物海绵是由壳聚糖乙酸盐改性后得到；
所述制备方法包括如下步骤：
S1、壳聚糖乙酸盐与具有如下式（2）的化合物1发生开环加成反应得到包含如下式（4）的化合物3的产物；具体过程如下：
首先将壳聚糖乙酸盐用纯水溶解，得到质量浓度为3%的壳聚糖乙酸盐溶液，然后按比例往壳聚糖乙酸盐溶液中加入化合物1；室温搅拌1～3天，再将料液进行冷冻干燥1～3天；取出后用无水乙醇洗涤2-3次，搅拌、过滤、干燥，得到包含化合物3的产物；其中：壳聚糖乙酸盐中伯羟基的物质的量：化合物1的物质的量的比例为1:（0.1～2）；
S2、包含化合物3的产物与具有如下式（3）的化合物2在引发剂的作用下光照发生点击反应得到包含化学结构式如式（1）所示化合物的医用阳离子聚合物生物高分子材料；具体过程如下：
将步骤S1得到的包含化合物3的产物用纯化水溶解，然后按比例加入化合物2，之后加入引发剂，所述引发剂为光引发剂；搅拌均匀，光照条件下反应10～50小时，得到所述的医用阳离子聚合物生物高分子材料；其中：化合物3中氨基的物质的量：化合物2的物质的量的比例为2：（1～2.5）；
其中：式（1）～式（4）分别如下：
Figure DEST_PATH_IMAGE001
式（1）
Figure DEST_PATH_IMAGE002
式（2）
Figure DEST_PATH_IMAGE003
式（3）
Figure DEST_PATH_IMAGE004
式（4）
S3、将步骤S2制得的产物医用阳离子聚合物生物高分子材料放入冷冻干燥机进行冷冻干燥1～5小时，得到医用阳离子聚合物海绵。
2.根据权利要求1所述的医用阳离子聚合物海绵的制备方法，其特征在于，
所述引发剂为安息香双甲醚，所加入的量为化合物3中氨基的物质的量的0.02～0.5当量。
3.如权利要求1-2任一所述的制备方法制得的医用阳离子聚合物海绵。
4.如权利要求1-2任一所述的制备方法制得的医用阳离子聚合物海绵在制备药物缓释载体、生物敷料、止血材料中的应用。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116693719A (zh) * 2022-09-06 2023-09-05 湖南津安生物科技有限公司 一种新型的超高阳离子生物高分子及其合成方法

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5770712A (en) * 1997-03-14 1998-06-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Crosslinked hydrogel beads from chitosan
KR100671965B1 (ko) * 2005-06-03 2007-01-19 서울산업대학교 산학협력단 키토산-폴리에틸렌옥사이드를 기저로 하는 하이드로젤과 이의 제조방법
CN101351490A (zh) * 2006-01-19 2009-01-21 首尔产业大学校算学协力团 基于壳聚糖或透明质酸-聚(环氧乙烷)和壳聚糖-透明质酸-聚(环氧乙烷)的水凝胶及其制备方法
CN104024277A (zh) * 2011-12-02 2014-09-03 实验室维维西公司 用于通过多糖的羟基官能团来同时取代和交联多糖的方法
CN104474576A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 兰州凯博药业股份有限公司 一种共价交联形成的壳聚糖止血材料及其制备方法
CN104474575A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 广州肽莱医药科技有限公司 共价交联形成的壳聚糖止血材料及其制备方法
CN109666168A (zh) * 2017-10-17 2019-04-23 翁秋梅 一种自修复性固态杂化动态聚合物及其应用

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5770712A (en) * 1997-03-14 1998-06-23 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Crosslinked hydrogel beads from chitosan
KR100671965B1 (ko) * 2005-06-03 2007-01-19 서울산업대학교 산학협력단 키토산-폴리에틸렌옥사이드를 기저로 하는 하이드로젤과 이의 제조방법
CN101351490A (zh) * 2006-01-19 2009-01-21 首尔产业大学校算学协力团 基于壳聚糖或透明质酸-聚(环氧乙烷)和壳聚糖-透明质酸-聚(环氧乙烷)的水凝胶及其制备方法
CN104024277A (zh) * 2011-12-02 2014-09-03 实验室维维西公司 用于通过多糖的羟基官能团来同时取代和交联多糖的方法
CN104474576A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 兰州凯博药业股份有限公司 一种共价交联形成的壳聚糖止血材料及其制备方法
CN104474575A (zh) * 2014-12-03 2015-04-01 广州肽莱医药科技有限公司 共价交联形成的壳聚糖止血材料及其制备方法
CN109666168A (zh) * 2017-10-17 2019-04-23 翁秋梅 一种自修复性固态杂化动态聚合物及其应用

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
pH sensitive methacrylated chitosan hydrogels with tunable physical and chemical properties;Lida Zhu等;《Biochemical Engineering Journal》;20171228;第132卷;第38–46页 *

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