CN1268670C - 一种魔芋葡甘聚糖水凝胶及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种魔芋葡甘聚糖水凝胶及制备方法。由魔芋葡甘聚糖水溶液与三聚磷酸钠在氢氧化钠存在下反应得到。由于魔芋葡甘聚糖为天然水溶性多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性，因而由它得到的水凝胶也具有良好的生物相容性和生物可降解性。魔芋葡甘聚糖来自价廉易得的农产品，本发明制备工艺简便，反应介质为水，生产过程不产生环境污染。本发明产物在生物化学、医学、农业、日用化工等领域有多种用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种魔芋葡甘聚糖水凝胶，同时还涉及该水凝胶的制备方法，该水凝胶广泛应用于生物化学、医学、农业、日用化工。
背景技术
高分子水凝胶是亲水高分子的体型网络，它在水中可溶胀并保持大量水分而又不溶解。水凝胶在生物化学、医学、农业、日用化工等领域有许多用途，迄今为止大多数水凝胶是非生物降解的，这限制了它们在医药及环保等方面的应用。
魔芋属天南星科植物，其块茎富含储备性多糖魔芋葡甘聚糖。魔芋葡甘聚糖是魔芋精粉的主要成分，约占干品重的50％-60％。魔芋葡甘聚糖作为一种天然高分子多糖，具有许多良好的性质，诸如生物相容性，成膜性，可生物降解性等。可应用于食品、生化、医药及日常生活各个方面。
魔芋葡甘聚糖是主链由D-甘露糖和D-葡萄糖以β-1，4吡喃糖苷键连结的杂多糖，在主链甘露糖的C3位上存在着通过β-1，3键结合的支链结构，大约每32个糖残基上有3个左右支链，支链只有几个残基的长度，并且某些糖残基上可能有乙酰基团，约每19个糖残基上有一个，以酯的方式相结合，可以通过酯交换反应合成魔芋葡甘聚糖凝胶，例如魔芋豆腐就是在强碱性条件下蒸煮制得的[食品科学，2000，21(9)：59]。还有多种制备魔芋葡甘聚糖水凝胶的报导，例如通过接枝共聚丙烯酸合成pH敏感水凝胶(Journal ofPolymer Science：Part A：Polymer Chemistry.2004，42(18)：4370)。三聚磷酸钠与魔芋葡甘聚糖在酸性条件下反应，可以改善魔芋葡甘聚糖溶胶的稳定性，提高溶胶的粘度，但不生成凝胶[武汉大学学报(自然科学版)，1994，3：101-109]。本发明采用三聚磷酸钠与魔芋在较温和的碱性条件下反应制备生物可降解水凝胶，迄今未见文献报导。
发明内容
本发明的目的在于提供一种魔芋葡甘聚糖水凝胶，该水凝胶具有良好的生物相容性和生物可降解性，因而由它得到的水凝胶保持了魔芋葡甘聚糖的良好的生物相容性和生物可降解性，用作口服药物控释载体具有结肠定位降解、释药的效果。
本发明的另一个目的在于提供一种魔芋葡甘聚糖水凝胶的制备方法，方法简便，成本低，反应试剂无毒，反应介质为水，对环境无污染，为解决魔芋产品综合利用的问题提供了一条途径。
本发明采用魔芋葡甘聚糖在氢氧化钠存在下与三聚磷酸钠反应合成得到。
本发明提供的技术方案是：
a.氢氧化钠 0.00004-0.4份
b.蒸馏水 95-105份
c.三聚磷酸钠 0.31-6.31份
d.魔芋粉 0.5-5份
其步骤是：
A、将氢氧化钠溶于蒸馏水中，配制pH值为9-13的氢氧化钠水溶液；
B、将三聚磷酸钠溶于A步骤溶液中；
C、在步骤B溶液中加入魔芋粉，同时搅拌使其分散均匀；
D、放置7-9小时以确保魔芋葡甘聚糖充分溶胀，温度控制在15-25℃；
E、水浴升温至35-75℃反应8-36小时，所得凝胶用蒸馏水浸泡洗涤3-5次，以除去其中的残留离子，然后在45-60℃的烘箱中烘干。
在上述魔芋葡甘聚糖水凝胶制备过程中，在反应混合物溶胶中按剂量加入药物便可得到魔芋葡甘聚糖药物控释载体。
本发明首次采用水溶性魔芋葡甘聚糖通过在碱性条件下与三聚磷酸钠反应、交联的方法制备生物可降解水凝胶。由于魔芋葡甘聚糖为天然水溶性多糖，具有良好的生物相容性和生物可降解性，因而由它得到的水凝胶保持了魔芋葡甘聚糖的良好的生物相容性和生物可降解性，用作口服药物控释载体具有结肠定位降解、释药的效果。制备工艺简便，反应试剂无毒，反应介质为水，反应条件相对比较温和，有利于保持药物的活性，生产过程不产生环境污染。魔芋葡甘聚糖来自价廉易得的农产品，本发明也为农副产品的综合利用提供了一条有效途径。
本发明的魔芋葡甘聚糖水凝胶在生物化学、医学、农业、食品、日用化工领域具有多种用途。例如：
1、所得到的水凝胶具有生物相容性和生物降解性，可用作生物医用材料。例如药物控制释放载体、组织工程材料、牙科吸液材料、手术绷带、卫生垫、护理垫等。
2、用于农林园艺材料，例如与土壤混合，可改善土壤的保墒、保湿性能，促进团粒结构的形成，提高沙漠、荒山等少雨或水土流失严重地区的种植成活率。还可用作化肥长效剂。将其对种子进行涂层处理，可改善种子周围的湿度、温度条件，提高出苗率，缩短出苗周期。
3、用作过滤、分离材料。
4、用作密封材料和填料。
5、在石油工业生产中，控制井漏，用作油品脱水剂，可有效地除去石油类产品中所含的少量水分。
6、用作混凝土养护剂。
7、用作香料缓释剂、脱臭剂、蔬果保鲜、各种包装材料的吸湿剂、厨房用纸、污泥固化处理剂等。
附图说明
图1为5-氨基水杨酸从魔芋葡甘聚糖水凝胶中的体外释药曲线图。a为试验曲线，b为空白对照曲线。降解释药条件为：0-1h，pH＝2.2缓冲溶液；1-4h，pH＝6.8含0.8mg/ml胰酶溶液4h以后，pH＝7.4含0.4mg/ml纤维素酶溶液。空白试验均为不加酶的缓冲溶液。
具体实施方式
本发明魔芋葡甘聚糖水凝胶是由魔芋葡甘聚糖在氢氧化钠存在下与三聚磷酸钠反应合成得到的。具体实施方式是：
实施例1：
a.氢氧化钠 0.04份
b.蒸馏水 100份
c.三聚磷酸钠 1.58份
d.魔芋粉 1.08份
其制备步骤如下：
A、将氢氧化钠溶于蒸馏水中，使pH＝12B、取步骤A溶液100份，加入三聚磷酸钠，搅拌均匀；C、将魔芋粉加入到步骤B溶液中，同时搅拌使其分散均匀；D、放置，室温放置8小时，以保证魔芋粉充分溶胀，温度控制在18或20或22或25℃；E、升温，升温至60℃保温16或20或24小时，所得凝胶用蒸馏水浸泡洗涤3或4或5次以除去其中的残留离子，然后在45-60℃的烘箱中烘干。
实施例2：
a.氢氧化钠 0.04份
b.蒸馏水 100份
c.三聚磷酸钠 0.31份
d.魔芋粉 2.16份
制备步骤与实施例1相同。
实施例3：
a.氢氧化钠 0.0004份
b.蒸馏水 100份
c.三聚磷酸钠 6.31份
d.魔芋粉 2.16份
制备步骤与实施例1相同。
实施例4：
a.氢氧化钠 0.04份
b.蒸馏水 100份
c.三聚磷酸钠 1.58份
d.魔芋粉 2.16份
e.5-氨基水杨酸 0.40份
制备步骤与实施例1相同。
实施例5：
降解释药介质及过程为：0-1h，pH＝2.2缓冲溶液；1-4h，pH＝6.8缓冲溶液含胰酶0.8mg/ml；4h以后，pH＝7.4缓冲溶液含纤维素酶0.4mg/ml。空白对照均为不含酶的相应缓冲溶液。称取按实施例四得到的含药干凝胶约0.2g，按上述过程依次放入10ml上述介质中，水浴摇床(60转/分钟)37℃保温，定时取出2ml介质并补充2ml新鲜溶液，用紫外分光光度计测定取出溶液中药物的含量，计算累积释药百分比，以累积释药百分比对时间作图，得到释药曲线。结果表明，药物从魔芋葡甘聚糖载体中的释放是由载体的生物降解所控制的，而载体在胰酶作用下基本不降解，在纤维素酶作用下降解的特性赋予了本发明可用作口服结肠定位释药载体。
Claims (5)
1、一种魔芋葡甘聚糖水凝胶，它由下述原料按其后所示重量份制成：
氢氧化钠 0.00004-0.4
蒸馏水 95-105
三聚磷酸钠 0.31-6.31
魔芋粉 0.5-5。
2、根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖水凝胶，其特征在于它由下述原料按其后所示重量份制成：
氢氧化钠 0.04
蒸馏水 100
三聚磷酸钠 1.58
魔芋粉 1.08。
3、根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖水凝胶，其特征在于它由下述原料按其后所示重量份制成：
氢氧化钠 0.04
蒸馏水 100
三聚磷酸钠 0.31
魔芋粉 2.16。
4、根据权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖水凝胶，其特征在于它由下述原料按其后所示重量份制成：
氢氧化钠 0.00004
蒸馏水 100
三聚磷酸钠 6.31
魔芋粉 2.16。
5、一种用于实现权利要求1所述的一种魔芋葡甘聚糖水凝胶的制备方法，它包括下列步骤：
A、将氢氧化钠溶于蒸馏水中，配制pH值为9-13的氢氧化钠水溶液；
B、将三聚磷酸钠溶于A步骤溶液中；
C、在步骤B溶液中加入魔芋粉，同时搅拌使其分散均匀；
D、放置，放置7-9小时以确保魔芋葡甘聚糖充分溶胀，温度控制在15-25℃；
E、升温，水浴升温至35-75℃反应8-36小时，所得凝胶用蒸馏水浸泡洗涤3-5次，然后在45-60℃的烘箱中烘干。
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