CN112169020B - 一种大块壳聚糖材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于生物医药领域，特别涉及一种大块壳聚糖材料及其制备方法。该制备方法占用空间较小，有效增加空间使用效率、节省厂房空间，能更大批量地生产大块壳聚糖材料，用于切割生产骨修复材料。生产方法简单安全，可以制备出重数公斤的块状壳聚糖材料，材料具有较佳的韧性，适合生产椎间融合器、颅骨修复材料等医疗器械。

Description

一种大块壳聚糖材料及其制备方法

技术领域

本发明属于生物医药领域，特别涉及一种大块壳聚糖材料及其制备方法。

背景技术

常用的骨修复材料可分为化学合成材料和天然生物体材料。化学合成材料包括金属、钙磷盐和聚合物，均不具有引导组织再生的效果；生物体材料包括自体骨、同种异体骨、异种异体骨和脱钙骨基质，使用自体骨会对患者造成二次伤害，同种异体骨供应量有限，异种异体骨和脱钙骨基质一般使用猪骨制成，有造成免疫排斥和跨物种病毒感染的风险。

壳聚糖是一种从虾蟹等生物体提取的天然多糖材料，由甲壳素脱乙酰化获得，不会造成免疫排斥或跨物种病毒感染，具有较好的生物相容性，有抗炎、抗菌和抗氧化等效果，可用于生产椎间融合器、颅骨修复材料等医疗器械，具有引导骨组织再生的效果。然而，壳聚糖和大部分多糖一样，熔点高于热分解温度，因此不能使用注塑成型；模压成型会大大降低材料的韧性，且需要加入其它高分子材料作为粘结剂而影响壳聚糖的性能。壳聚糖易溶于酸性水溶液中，遇到碱性水溶液容易凝固，因此可以把壳聚糖溶液加到模具中与碱性水溶液反应，从而得到块状壳聚糖水凝胶，并可切割成不同的产品。

CN110075360A公开了一种壳聚糖/HA基个性化颅、颌面、脊椎骨修复材料及其制备方法，该方法提供了一种可用于生产骨修复材料的壳聚糖制备方法，但生产大块壳聚糖材料时需要的厂房面积巨大，生产过程腐蚀性的氢氧化钠凝固液容易泄漏，造成工业意外。

从以上可以看出，要大规模生产大块壳聚糖材料，必需有一种安全可靠、节省厂房空间的制备方法，方可满足壳聚糖骨修复材料的生产需要。

发明内容

本发明的首要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种大块壳聚糖材料及其制备方法。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法得到的大块壳聚糖材料。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种大块壳聚糖材料及其制备方法，包括以下步骤：

（1）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成氢氧化钠溶液，加到储水箱内。

（2）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成浓氢氧化钠溶液，加到储水箱上的滴液漏斗内。

（3）将壳聚糖粉末溶解于乙酸溶液中，制成壳聚糖溶液，静置脱泡一定时间。

（4）将模具浸泡于氢氧化钠溶液中一定时间，取出置于模具支架内。

（5）将步骤（3）所述的壳聚糖溶液加到模具内。

（6）将模具上盖的下部分浸泡于氢氧化钠溶液中一定时间，取出插入模具内，下部接触到壳聚糖溶液表面。

（7）打开储水箱的出水阀门和箱体的进水口，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液进入箱体，至没过壳聚糖溶液及箱体的出水阀门。

（8）打开箱体的出水阀门，启动水泵，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液回流到储水箱。

（9）检查储水箱内溶液的pH值，当pH值低于一定值时，打开滴液漏斗的阀门，滴加浓氢氧化钠溶液，把pH值调整至一定值。

（10）一定时间后，关闭水泵，关闭所有进出水阀门，把箱体的出水阀门连接到排水管道，把箱体的进水阀门连接到自来水。

（11）打开箱体的进水阀门和出水阀门，打开自来水，冲洗一定的时间。

（12）将模具取出，壳聚糖脱模后烘干，得到大块壳聚糖材料。

优选的，步骤（1）中所述的氢氧化钠浓度为5~10wt%。

优选的，步骤（2）中所述的浓氢氧化钠浓度为20~50wt%。

优选的，步骤（3）中所述的壳聚糖分子量为10~100万,浓度为3~5wt%。

优选的，步骤（3）中所述的乙酸溶液浓度为2~4wt%。

优选的，步骤（3）中所述的一定时间为24~120小时。

优选的，步骤（4）中所述的氢氧化钠浓度为5~10wt%。

优选的，步骤（4）中所述的一定时间为1~60秒。

优选的，步骤（6）中所述的氢氧化钠浓度为5~10wt%。

优选的，步骤（6）中所述的一定时间为1~60秒。

优选的，步骤（9）中所述pH值低于一定值具体为pH值低于10~12。

优选的，步骤（10）中所述的一定时间为24~120小时。

优选的，步骤（11）中所述的一定时间为24~120小时。

所述的模具支架为圆柱体或长方体无盖空心外壳，外壳厚度1~10 mm，外壳上有连通内外的孔洞，孔洞占外壳面积的50~99%，孔径1~10 mm，由耐酸碱的材料构成。

所述的模具为圆柱体或长方体无盖空心外壳，置于模具支架内，与模具支架间隙配合，最小间隙1~10 μm，上面有提手，外壳厚度10~100 μm，外壳上有连通内外的孔洞，孔洞占外壳面积的50~99%，孔径10~100 μm，由耐酸碱的材料构成。

所述的模具上盖，从模具开口插入模具内，与模具间隙配合，最小间隙1~10 μm，分为上、中、下三部分，总重量为25~100 kg，上部分为厚1~10 mm的板材，上面有提手；中部分为厚20~80 cm的吸水多孔材料，孔径10~100 μm；下部分为厚10~100 μm有连通内外孔洞的材料，孔洞占材料面积的50~99%，孔径10~100 μm。三部分均由耐酸碱的材料构成，由耐酸碱的粘合剂粘合到一起。

所述的支架支撑物在模具支架下方，用于避免模具支架与箱体直接接触，由耐酸碱、可承重的材料构成。

所述的箱体为圆柱体或长方体无盖空心外壳，外壳厚度1~10 mm，外壳上有一个出水阀门和一个进水阀门，箱体内表面和模具支架外表面的距离为1~10 cm，由耐酸碱的材料构成。

所述的箱体上盖为厚1~10 mm的板材，置于箱体开口处，有1~10个通气孔，中央有一个孔洞，与模具上盖过渡配合，由耐酸碱的材料构成。

所述的储水箱容量为10~100 L，有一个出水阀门和一个进水阀门，连接一个有刻度的滴液漏斗，容量为10~1000 ml，均由耐酸碱的材料构成。

所述的水泵优选为气动隔膜泵，进水口连接箱体的出水阀门，出水口连接储水箱的进水阀门。

所述的进出水管道由耐酸碱的材料构成，分别连接储水箱的出水阀门和箱体的进水阀门、箱体的出水阀门和水泵的进水口、水泵的出水口和储水箱的进水口。

所述的pH计优选为工业pH计，探头置于储水箱内。

本发明进一步提供由上述制备方法得到的大块壳聚糖材料。

本发明相对于现有技术具有如下的优点及效果：

（1）本发明的制备方法占用空间较少，有效增加空间使用效率、节省厂房空间，能更大批量地生产大块壳聚糖材料，用于切割生产骨修复材料。

（2）本发明的制备方法中使用的氢氧化钠溶液都处于封闭的箱体和管道中，人员较少接触腐蚀性的氢氧化钠溶液，可减少工业意外发生的概率。

（3）本发明的制备方法可以制备出重数公斤的块状壳聚糖材料，材料具有较佳的韧性，适合生产椎间融合器、颅骨修复材料等医疗器械。

附图说明

图1 本发明制备工艺流程示意图；1-储水箱，2-滴液漏斗，3-pH计，4-进出水管道，5-水泵，6-模具上盖，7-箱体上盖，8-模具，9-箱体，10-模具支架，11-支架支撑物。

具体实施方式

为进一步公开而不是限制本发明，以下结合实例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

本实施例提供一种大块壳聚糖材料及其制备方法。

大块壳聚糖材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成5wt%氢氧化钠溶液，加到储水箱1内。

（2）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成20wt%氢氧化钠溶液，加到储水箱1上的滴液漏斗2内。

（3）将10万分子量的壳聚糖粉末溶解于2wt%乙酸溶液中，制成3wt%壳聚糖溶液，静置脱泡24小时。

（4）将模具8浸泡于5wt%氢氧化钠溶液中1秒，取出置于模具支架10内。

（5）将步骤（3）所述的壳聚糖溶液加到模具内。

（6）将模具上盖6的下部分浸泡于氢氧化钠溶液中1秒，取出插入模具8内，下部接触到壳聚糖溶液表面。

（7）打开储水箱的出水阀门和箱体的进水阀门，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液进入箱体9，至没过壳聚糖溶液及箱体的出水阀门。

（8）打开箱体的出水阀门，启动水泵5，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液回流到储水箱1。

（9）检查储水箱1内溶液的pH值，当pH值低于10，打开滴液漏斗2的阀门，滴加20wt%氢氧化钠溶液，把pH值调整至10。

（10）24小时后，关闭水泵，关闭所有进出水阀门，把箱体的出水阀门连接到排水管道，把箱体的进水阀门连接到自来水。

（11）打开箱体的进水阀门和出水阀门，打开自来水，冲洗24小时。

（12）将模具取出，壳聚糖脱模后烘干，得到重750 g、厚4 cm、直径17 cm的圆柱体壳聚糖材料。

实施例2

本实施例提供一种大块壳聚糖材料及其制备方法。

大块壳聚糖材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成10wt%氢氧化钠溶液，加到储水箱1内。

（2）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成50wt%氢氧化钠溶液，加到储水箱1上的滴液漏斗2内。

（3）将100万分子量的壳聚糖粉末溶解于4wt%乙酸溶液中，制成5wt%壳聚糖溶液，静置脱泡120小时。

（4）将模具8浸泡于10%氢氧化钠溶液中60秒，取出置于模具支架10内。

（5）将步骤（3）所述的壳聚糖溶液加到模具8内。

（6）将模具上盖6的下部分浸泡于氢氧化钠溶液中60秒，取出插入模具8内，下部接触到壳聚糖溶液表面。

（7）打开储水箱的出水阀门和箱体的进水口，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液进入箱体9，至没过壳聚糖溶液及箱体的出水阀门。

（8）打开箱体的出水阀门，启动水泵5，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液回流到储水箱1。

（9）检查储水箱1内溶液的pH值，当pH值低于12，打开滴液漏斗2的阀门，滴加50wt%氢氧化钠溶液，把pH值调整至12。

（10）120小时后，关闭水泵，关闭所有进出水阀门，把箱体的出水阀门连接到排水管道，把箱体的进水阀门连接到自来水。

（11）打开箱体的进水阀门和出水阀门，打开自来水，冲洗120小时。

（12）将模具取出，壳聚糖脱模后烘干，得到重5 kg、厚10 cm、直径22 cm的圆柱体壳聚糖材料。

实施例3

本实施例提供一种大块壳聚糖材料及其制备方法。

大块壳聚糖材料的制备方法，包括以下步骤：

（1）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成7wt%氢氧化钠溶液，加到储水箱1内。

（2）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成35wt%氢氧化钠溶液，加到储水箱1上的滴液漏斗2内。

（3）将50万分子量的壳聚糖粉末溶解于3wt%乙酸溶液中，制成4%壳聚糖溶液，静置脱泡60小时。

（4）将模具8浸泡于7wt%氢氧化钠溶液中30秒，取出置于模具支架10内。

（5）将步骤（3）所述的壳聚糖溶液加到模具8内。

（6）将模具上盖6的下部分浸泡于氢氧化钠溶液中30秒，取出插入模具8内，下部接触到壳聚糖溶液表面。

（7）打开储水箱的出水阀门和箱体的进水口，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液进入箱体9，至没过壳聚糖溶液及箱体的出水阀门。

（8）打开箱体的出水阀门，启动水泵5，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液回流到储水箱1。

（9）检查储水箱1内溶液的pH值，当pH值低于11，打开滴液漏斗2的阀门，滴加50wt%氢氧化钠溶液，把pH值调整至11。

（10）60小时后，关闭水泵，关闭所有进出水阀门，把箱体的出水阀门连接到排水管道，把箱体的进水阀门连接到自来水。

（11）打开箱体的进水阀门和出水阀门，打开自来水，冲洗60小时。

（12）将模具取出，壳聚糖脱模后烘干，得到重2.4 kg、厚6 cm、长宽均20 cm的圆柱体壳聚糖材料。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种大块壳聚糖材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成氢氧化钠溶液，加到储水箱内；

（2）将氢氧化钠粉末溶解于水中，制成浓氢氧化钠溶液，加到储水箱上的滴液漏斗内；

（3）将壳聚糖粉末溶解于乙酸溶液中，制成壳聚糖溶液，静置脱泡一定时间；

（4）将模具浸泡于氢氧化钠溶液中一定时间，取出置于模具支架内；

（5）将步骤（3）所述的壳聚糖溶液加到模具内；

（6）将模具上盖的下部分浸泡于氢氧化钠溶液中一定时间，取出插入模具内，下部分接触到壳聚糖溶液表面；

（7）打开储水箱的出水阀门和箱体的进水阀门，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液进入箱体，至没过壳聚糖溶液及箱体的出水阀门；

（8）打开箱体的出水阀门，启动水泵，使步骤（1）所述的氢氧化钠溶液回流到储水箱；

（9）检查储水箱内溶液的pH值，当pH值低于一定值时，打开滴液漏斗的阀门，滴加浓氢氧化钠溶液，把pH值调整至一定值；

（10）一定时间后，关闭水泵，关闭所有进出水阀门，把箱体的出水阀门连接到排水管道，把箱体的进水阀门连接到自来水；

（11）打开箱体的进水阀门和出水阀门，打开自来水，冲洗一定时间；

（12）将模具取出，壳聚糖脱模后烘干，得到大块壳聚糖材料；

步骤（1）中所述的氢氧化钠浓度为5~10wt%；步骤（2）中所述的浓氢氧化钠浓度为20~50wt%；步骤（4）中所述的氢氧化钠浓度为5~10wt%；步骤（6）中所述的氢氧化钠浓度为5~10wt%；

所述的模具上盖，从模具开口插入模具内，与模具间隙配合，最小间隙1~10 μm，分为上、中、下三部分，总重量为25~100 kg，上部分为厚1~10 mm的板材，上面有提手；中部分为厚20~80 cm的吸水多孔材料，孔径10~100 μm；下部分为厚10~100 μm有连通内外孔洞的材料，孔洞占材料面积的50~99%，孔径10~100 μm；三部分均由耐酸碱的材料构成，由耐酸碱的粘合剂粘合到一起；支架支撑物在模具支架下方，用于避免模具支架与箱体直接接触，由耐酸碱、可承重的材料构成；

所述的箱体为圆柱体或长方体无盖空心外壳，外壳厚度1~10 mm，外壳上有一个出水阀门和一个进水阀门，箱体内表面和模具支架外表面的距离为1~10 cm，由耐酸碱的材料构成；箱体上盖为厚1~10 mm的板材，置于箱体开口处，有1~10个通气孔，中央有一个孔洞，与模具上盖过渡配合，由耐酸碱的材料构成。

2.根据权利要求1所述的一种大块壳聚糖材料的制备方法，其特征在于：

步骤（3）中所述的壳聚糖分子量为10~100万,浓度为3~5wt%；

步骤（3）中所述的乙酸溶液浓度为2~4wt%；

步骤（3）中所述的一定时间为24~120小时；

步骤（4）中所述的一定时间为1~60秒；

步骤（6）中所述的一定时间为1~60秒；

步骤（9）中所述pH值低于一定值具体为pH值低于10~12；

步骤（10）中所述的一定时间为24~120小时；

步骤（11）中所述的一定时间为24~120小时。

3.根据权利要求1所述的一种大块壳聚糖材料的制备方法，其特征在于：

所述的模具支架为圆柱体或长方体无盖空心外壳，外壳厚度1~10 mm，外壳上有连通内外的孔洞，孔洞占外壳面积的50~99%，孔径1~10 mm，由耐酸碱的材料构成。

4.根据权利要求1所述的一种大块壳聚糖材料的制备方法，其特征在于：

所述的模具为圆柱体或长方体无盖空心外壳，置于模具支架内，与模具支架间隙配合，最小间隙1~10 μm，上面有提手，外壳厚度10~100 μm，外壳上有连通内外的孔洞，孔洞占外壳面积的50~99%，孔径10~100 μm，由耐酸碱的材料构成。

5.根据权利要求1所述的一种大块壳聚糖材料的制备方法，其特征在于：

所述的储水箱容量为10~100 L，有一个出水阀门和一个进水阀门，连接一个有刻度的滴液漏斗，容量为10~1000 ml，均由耐酸碱的材料构成。

6.根据权利要求1所述的一种大块壳聚糖材料的制备方法，其特征在于：

所述的水泵为气动隔膜泵，进水口连接箱体的出水阀门，出水口连接储水箱的进水阀门。

7.一种如权利要求1-6任一项所述方法制备的大块壳聚糖材料。

Images