CN1528463A - 可生物降解壳聚糖缓释材料 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种生物降解壳聚糖缓释材料，属于生物技术领域。本发明的目的就是克服壳聚糖的缺点，提供一种工艺简单、来源丰富、性能稳定、耐酸碱、具有独特结构的壳聚糖缓释基材，其可以适用于扩散型控制释放体系。本发明以壳聚糖、聚乙烯醇、淀粉为原料，由共混、交联工序构成，产品为水溶液形式，有利于环境保护。具有工艺流程简单，设备通用，易于操作，用途广泛，可以完全生物降解，原料丰富且不使用有机溶剂，便于推广和实现工业化生产等特点。本发明的缓释材料可广泛应用于活性物质的控制释放。

Description

可生物降解壳聚糖缓释材料

                          技术领域

本发明涉及一种可生物降解壳聚糖缓释材料。

                          背景技术

控制释放是将活性物质和基材(通常是高分子材料)结合在一起使活性物质通过扩散方式在一定时间内，以某一速率释放到环境中的技术，其在医学、生物、农业、环保和日常生活中具有重要意义，越来越引起人们的广泛注意。在控制释放技术中基材一直是研究热点，人们一直在寻找制备简单、性能稳定、价格低廉、来源丰富的基材。壳聚糖是地球上最丰富的天然有机物——甲壳素脱去乙酰基后的产物，是没有充分利用的天然资源之一，其结构上和纤维素十分相似，纤维素中C-2位的OH被NH₂取代后就是壳聚糖。壳聚糖已经被广泛应用于化工、食品、医药和农业中。在开发可生物降解材料方面，壳聚糖具有举足轻重的地位，它与纤维素或淀粉等均能形成可完全降解的材料。由于其良好的成膜性、凝胶性、可降解性、生物相容性，壳聚糖已经被广泛应用于缓控释技术，但是由于含有大量的亲水基团，纯壳聚糖在实际应用中的主要问题是膜的机械性能差、脆性大、抗水性差以及不适用于酸性环境。壳聚糖主链上含有氨基、羟基，通过化学改性，可以改善壳聚糖的结构、性能。柔性聚合物聚乙烯醇(PVA)是一种十分独特的水溶性多羟基高分子材料，分子间作用力大，具有生物可降解性和生物亲和性，对人体无毒无害，其具有良好的机械性能，耐油、耐溶性能。淀粉来源丰富、价格低廉，且在各种环境中都具有完全生物降解能力，其的加入可以降低材料成本。PVA、淀粉与壳聚糖有很好的相容性，通过交联剂在壳聚糖、PVA、淀粉分子间和分子内的交联作用，可以改善材料的机械性能，获得较好的耐酸性和耐热性，并可以提高材料的降解时间。由此开发出新型的具有独特结构和较好韧性的、部分保持天然高分子的生理活性并可以生物降解的膜、凝胶等高分子缓释材料。本发明的目的就是克服壳聚糖的缺点，提供一种工艺简单、来源丰富、性能稳定、耐酸碱的壳聚糖缓释基材，其可以适用于扩散型控制释放体系。

                          发明内容

本发明提供一种可生物降解壳聚糖缓释材料，缓释材料的主要原料及含量(重量百分比)如下：

     壳聚糖                                1～80％

     淀粉                                  0～80％

     聚乙烯醇                              5～85％

     增塑剂                                0～15％

     吐温80                                0～5％

     交联剂                                0～30％

     氯化铵                                0～5％

在反应釜内，将上述的原料在PH为2～5，温度为75～100℃下，保持反应1～2小时，即得产品；

其中：所述的壳聚糖脱乙酰度大于75％；所述的聚乙烯醇的醇解度为85～100％、聚合度为1000～1700；所述的交联剂为甲醛、乙醛、乙二醛、丙二醛、戊二醛；所述的增塑剂为甘油、乙二醇或二者的混合物。

优选技术方案如下：

将壳聚糖在50℃的2％的醋酸水溶液中溶解，配制成2～4％的壳聚糖溶液；将淀粉和水以体积比10/90的比例在85℃下糊化30min，制成淀粉糊化液；将壳聚糖溶液、淀粉糊化液、聚乙烯醇、增塑剂、吐温80按上述的含量混合，在PH为2～5，搅拌升温至90～100℃，制成透明胶液，加入一定量的交联剂，保持反应1～1.5h，再加入少量的氯化铵，保持反应10～20min，制得缓释材料。

本发明具有以下特点：

(1)原材料为壳聚糖、PVA、淀粉，来源丰富，百分之百降解。

(2)比纯壳聚糖材料价格低廉，机械性能优且耐酸、碱，强度高。

(3)调整原料配比可以适合不同用途，产品为水溶液，有利于环境保护。

(4)工艺流程简单，设备通用，易于掌握、且不使用有机溶剂，便于推广和实现工业化生产。

                      具体实施方式

下面结合实施例对本发明进一步描述。所举之例并不限制本发明保护范围。

实施例1：在500升反应釜内加入100升2％壳聚糖醋酸水溶液、80公斤淀粉糊化液、10公斤PVA、2升甘油、0.5升吐温80、210升水，调PH约为3，在搅拌情况下加热升温至95℃，待溶液成透明状时加入10升甲醛，保持温度搅拌反应1小时，加入0.2公斤NH₄Cl，继续搅拌10分钟，出料。(此溶液稳定、雾化性能较好，可以作为颗粒或片状活性物质的薄膜包衣液。)

实施例2：在500升反应釜内加入175升4％壳聚糖醋酸水溶液、200公斤淀粉糊化液、25公斤PVA、4升甘油、调PH约为3，在搅拌情况下加热升温至95℃，待溶液成透明状时加入5升乙二醛，保持温度搅拌反应1小时，冷却。(加入水溶性活性物质，搅拌均匀，把液体涂于不锈钢板或盘内，干燥、切片、破碎或在挤压造粒机造粒即得缓释产品。)

实施例3：在500升反应釜内加入100升3％壳聚糖醋酸水溶液、5.5公斤PVA、35公斤淀粉糊化液，1升甘油、150升水，调PH约为5，在搅拌情况下加热升温至95℃，待溶液成透明状时加入0.5升戊二醛，保持温度搅拌反应1小时，冷却至室温。(加入0.5公斤黄原胶进行搅拌，制备成种衣剂。接着将4公斤大豆种子与1公斤种衣剂混合，室温风干即可。)

实施例4：在500升反应釜内加入50升2％壳聚糖醋酸水溶液、100公斤淀粉糊化液、19公斤PVA、2.5升甘油、0.8升吐温80、130升水，调PH约为3，在搅拌情况下加热升温至95℃，待溶液成透明状时加入8升甲醛，保持温度搅拌反应1小时，加入0.3公斤NH₄Cl，继续搅拌10分钟。(减压脱气，流延成膜，此膜可以代替现行的塑料薄膜。)

Claims (2)

1、一种可生物降解壳聚糖缓释材料，其特征在于，所述的缓释材料的主要原料及含量(重量百分比)如下：

壳聚糖                                    1～80％

淀粉                                      0～80％

聚乙烯醇                                  5～85％

增塑剂                                    0～15％

吐温80                                    0～5％

交联剂                                    0～30％

氯化铵                                    0～5％

在反应釜内，将上述的原料在PH为2～5，温度为75～100℃下，保持反应1～2小时，即得产品；

其中：所述的壳聚糖脱乙酰度大于75％；所述的聚乙烯醇的醇解度为85～100％、聚合度为1000～1700；所述的交联剂为甲醛、乙醛、乙二醛、丙二醛、戊二醛；所述的增塑剂为甘油、乙二醇或二者的混合物。

2、如权利要求1所述的缓释材料，其特征在于，将壳聚糖在50℃的2％的醋酸水溶液中溶解，配制成2～4％的壳聚糖溶液；将淀粉和水以体积比10/90的比例在85℃下糊化30min，制成淀粉糊化液；将壳聚糖溶液、淀粉糊化液、聚乙烯醇、增塑剂、吐温80按权利要求1所述的含量混合，在PH为2～5，搅拌升温至90～100℃，制成透明胶液，加入一定量的交联剂，保持反应1～1.5h，再加入少量的氯化铵，保持反应10～20min，制得缓释材料。