CN113797388A - 一种甲壳素人工皮肤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种甲壳素人工皮肤膜及制备方法，通过利用低温冻融法，以甲壳素粉末为原料，研究氢氧化钠浓度、甲壳素用量、尿素浓度等对膜材料形成的影响，研究复合材料种类、配比等对对复合材料膜力学性能的影响，优化制备条件，制备出具有适宜强度、降解率和力学性能的多功能膜材料。本发明以甲壳素为膜基体，制备的天然高分子膜材料，对伤口修复和皮肤再生的研究具有重要的意义。
Description
技术领域
本发明涉及膜材料领域，特别是一种甲壳素人工皮肤膜及制备方法。
背景技术
理想的组织工程皮肤应该是具有与真正皮肤类似的复合结构，如表皮、真皮及各种皮肤附件等。国内已经通过组织工程技术在体外成功生产出了结构和功能接近天然皮肤的组织工程化人工皮肤，这种皮肤具有较好的力学性能和一定的弹性，可任意切割和缝合，并且是当前唯一可主动抗感染的组织工程产品。在对组织工程化皮肤进一步的研究中也获得了一定成果。
人工组织皮肤还不能称为真正意义上的皮肤，其缺乏天然皮肤应有的附属器 官，因此在对其进一步的研究上仍有很多改进的地方组织工程产品的研究 是一个多学科合作的课题，需要分子生物学、发育生物学、细胞生物学、生物材料学、移植免疫学、生物化学及临床医学等众多学科的有机结合才能攻克难关，也是组织工程发展的大势所趋。人工组织皮肤具备的性质不仅在修复上，还能起到刺激皮肤重建的作用，将会越来越趋近于自体皮的机能。
甲壳素是自然界当中含量第二丰富的生物高聚物，它可从众多水生和陆生生物中提取，也可从一些微生物体中提取。甲壳素及其衍生物在医药、食品饮料、农业和化妆品等领域有着广泛的应用。但它的直接利用存在很多问题，主要是它不溶于一般溶剂，因此要通过浓碱条件下脱乙酰化转变为壳聚糖才能应用。因此目前开发和生产甲壳素类材料，主要是以脱乙酰化处理得到壳聚糖为原料进行的。
壳聚糖或甲壳素是一种理想的人工皮肤材料，柔软舒适，具有良好的伤口粘附性、渗透性和吸收性，不仅具有抗菌、抗炎作用，而且具有镇痛、止血、愈合等功能。随着创面愈合和皮肤生长，壳聚糖人工皮肤可以溶解并被人体吸收而不留下残留物，从而延缓创面愈合，促进皮肤再生。因此，直接利用冻融法制备甲壳素人工皮肤，可以避免工艺繁杂，成本高等缺点，具有一定的研究突破，可促进经济效益。
发明内容
为了解决上述问题，本发明设计了一种甲壳素人工皮肤膜及制备方法，综合其良好的生物相容性，解决了壳聚糖皮肤膜降解快，力学性能较差的问题。为达成目的，本发明提出如下技术方案：一种甲壳素人工皮肤膜及制备方法，包括如下步骤：
步骤一、甲壳素粉末的制备：取虾蟹壳用去离子水清洗，将其粉碎，用盐酸脱钙，清洗至中性，用氢氧化钠脱蛋白，过氧化氢漂白，洗至中性得甲壳素粉末；
步骤二、在室温下将甲壳素粉末加入含有2~20 wt% NaOH，0~10 wt%尿素的溶液中，混合完全；
步骤三、将上述混合液过滤，脱泡，加入交联剂并搅拌均匀，所述交联剂与甲壳素的摩尔比为0～5：1，混匀后利用流延法使混合液均匀铺到模具表面，在低温下反复冻融，得到甲壳素湿膜。
进一步地，所述步骤一具体包括：
所用蟹壳均为雪蟹壳，取虾蟹壳100-200g，并用破碎机将虾蟹壳粉碎。用1000ml盐酸室温下对虾蟹碎壳搅拌处理1-2h。用1000ml 15-25％的氢氧化钠在室温进行1周到2周的脱蛋白质处理。用6-8％过氧化氢漂白6-12小时，然后洗涤至达到中性pH，用真空干燥机烘干。
进一步地，所制备的甲壳素溶液的浓度为1 ~ 12 wt%，优选为3 ~10 wt%。
进一步地，所制备的氢氧化钠溶液的浓度为2-20wt％，优选为6-15wt％。
进一步地，所制备的尿素溶液的浓度为0~10 wt%，优选为2-6wt％。
进一步地，可采用常规减压静脱和连续脱泡的方法除去溶液中的气泡，或者采用高速离心的方法除去气泡。
进一步地，所述甲壳素膜的制备过程中，甲壳素溶液流延可以在玻璃板以及任何光滑表面上进行。
进一步地，所述交联剂为环氧类化合物，交联剂与甲壳素的摩尔比为0～5:1。也就是说，交联剂是优选的，加入交联剂后可以增加膜的拉伸强度以及断裂伸长率，但不加交联剂，制备的甲壳素膜也有很好的力学性能。这类合适的交联剂实例包括环氧氯丙烷、环氧氯丁烷、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚等。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明选用生物基源虾蟹壳废弃物提取甲壳素，原料资源广泛、易得、价廉；
（2）本发明采用极为温和的处理条件，室温下即可完成甲壳素的提取，通过从虾蟹壳中提取甲壳素，大量去除与甲壳素相关的强结合蛋白，同时减少了甲壳素的降解，使得甲壳素的天然结构保存完好，接近天然状态；
（3）以甲壳素为膜基体制备的人工皮肤膜材料，促进了甲壳素的再利用，使人工皮肤材料具有更新的进展。
附图说明
图1为实施例1的甲壳素湿膜实物图；
图2为实施例1湿膜和真空干燥后的干膜实物对比图；
图3为实施例2制得的甲壳素-明胶复合皮肤膜，湿态下的拉伸性能曲线。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定发明。
需要说明的是，以下实施例所使用的原料和试剂均为市购常规的原料、试剂。
实施例1
一种甲壳素人工皮肤膜及制备方法，由以下工艺步骤组成：
(1)取100g虾蟹壳用去离子水反复清洗，再使用破碎机将其粉碎；
(2)将步骤(1)中虾蟹壳碎壳在室温下用1000ml 2M盐酸室温下搅拌进行脱碳酸钙处理，1h后用去离子水彻底清洗至中性；
(3)将步骤(2)处理后虾蟹壳碎壳的用1000ml 15％的氢氧化钠在室温进行 2周的脱蛋白质处理；
(4)将步骤(3)脱蛋白质处理的虾蟹壳碎壳用8％过氧化氢漂白12小时，然后洗涤至达到中性pH，用真空干燥机烘干；
(5) 在室温下将步骤(4)制得的甲壳素粉末加入含有2~20 wt% NaOH，0~10 wt%尿素的溶液中，混合完全；
(6)将步骤(5)混合液过滤，脱泡，加入交联剂并搅拌均匀，所述交联剂与甲壳素的摩尔比为0～5：1，混匀后利用流延法使混合液均匀铺到模具表面，在低温下反复冻融，得到甲壳素湿膜。
实施例2
一种甲壳素人工皮肤膜及制备方法，由以下工艺步骤组成：
一种温和制备高强度透明甲壳素纳米纤维明胶复合膜的方法，由以下工艺步骤组成：
(1)取200g虾蟹壳用去离子水反复清洗，再使用破碎机将其粉碎；
(2)将步骤(1)中虾蟹壳碎壳在室温下用1000ml 2M盐酸室温下搅拌进行脱碳酸钙处理，2h后用去离子水彻底清洗至中性；
(3)将步骤(2)处理后虾蟹壳碎壳的用1000ml 25％的氢氧化钠在室温进行 1周的脱蛋白质处理；
(4)将步骤(3)脱蛋白质处理的虾蟹壳碎壳用8％过氧化氢漂白12小时，然后洗涤至达到中性pH，用用真空干燥机烘干；
(5) 在室温下将步骤(4)制得的甲壳素粉末加入含有2~20 wt% NaOH，0~10 wt%尿素的溶液中，混合完全；
(6)将明胶(2%-8%)加入步骤(5)中，混合均匀；
(7)将步骤(6)混合液过滤，脱泡，加入交联剂并搅拌均匀，所述交联剂与甲壳素的摩尔比为0～5：1，混匀后利用流延法使混合液均匀铺到模具表面，在低温下反复冻融，得到甲壳素湿膜。
本发明的技术方案不限于上述具体实施例的限制，凡是根据本发明的技术方案做出的技术变形，均落入本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一、甲壳素粉末的制备：取虾蟹壳用去离子水清洗，将其粉碎，用盐酸脱钙，清洗至中性，用氢氧化钠脱蛋白，过氧化氢漂白，洗至中性得甲壳素粉末；
步骤二、在室温下将甲壳素粉末加入含有2~20 wt% NaOH，0~10 wt%尿素的溶液中，混合完全；
步骤三、将上述混合液过滤，脱泡，加入交联剂并搅拌均匀，所述交联剂与甲壳素的摩尔比为0～5：1，混匀后利用流延法使混合液均匀铺到模具表面，在低温下反复冻融，得到甲壳素湿膜。
2.根据权利要求1所述的一种甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：所述步骤一具体包括：
所用蟹壳均为雪蟹壳，取虾蟹壳100-200g，并用破碎机将虾蟹壳粉碎；
用1000ml盐酸室温下对虾蟹碎壳搅拌处理1-2h；
用1000ml 15-25％的氢氧化钠在室温进行1周到2周的脱蛋白质处理；
用6-8％过氧化氢漂白6-12小时，然后洗涤至达到中性pH，用真空干燥机烘干。
3.根据权利要求1所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：所制备的甲壳素溶液的浓度为1 ~ 12 wt%，优选为3 ~10 wt%。
4.根据权利要求1所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：所制备的氢氧化钠溶液的浓度为2-20wt％，优选为6-15wt％。
5.根据权利要求1所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：所制备的尿素溶液的浓度为0~10 wt%，优选为2-6wt％。
6.根据权利要求1所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：可采用常规减压静脱和连续脱泡的方法除去溶液中的气泡，或者采用高速离心的方法除去气泡。
7.根据权利要求1所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：所述甲壳素膜的制备过程中，甲壳素溶液流延可以在玻璃板以及任何光滑表面上进行。
8.根据权利要求1所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：所述交联剂为环氧类化合物，交联剂与甲壳素的摩尔比为0～5:1；
也就是说，交联剂是优选的，加入交联剂后可以增加膜的拉伸强度以及断裂伸长率，但不加交联剂，制备的甲壳素膜也有很好的力学性能；
这类合适的交联剂实例包括环氧氯丙烷、环氧氯丁烷、乙二醇二缩水甘油醚、聚丙二醇二缩水甘油醚等。
9.一种甲壳素人工皮肤膜的制备方法，其特征在于：使用如权利要求1-8任一所述的甲壳素人工皮肤膜的制备方法制得。
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