[发明专利]高取代度羧甲基淀粉及其复合水凝胶、制备方法与应用

说明书

技术领域

本发明属于天然高分子化学领域，具体涉及一种高取代度羧甲基淀粉及其复合水凝胶、制备方法与应用。

背景技术

羧甲基淀粉钠（Sodium Carboxymethyl Starch，CMS）是一种重要的工业原料，一种高价值的淀粉深加工产品。按化学特性分类，它属于阴离子型淀粉醚。羧甲基淀粉外观通常为白色或微黄色的粉末，无臭无味，能溶于冷水，不溶于酒精，丙酮等有机溶剂，属于天然改性高分子聚合物。目前已广泛应用于医药、食品、纺织、印刷、造纸、冶金、石油、铸造及日用化学工业等多个行业，成为一类重要的淀粉衍生物。但目前已应用羧甲基淀粉的生产以干法居多，即将干淀粉、固体NaOH粉末和固体一氯乙酸按比例混合或使用少量的水溶解氢氧化钠和一氯乙酸，再喷向天然颗粒状淀粉，在一定温度下反应制得。干法使用的溶剂很少，成本低廉，但在固相体系中进行反应，试剂小分子很难渗透到淀粉颗粒的内部，因此产物的取代度不高（取代度一般小于0.3），而且取代基仅分布于淀粉颗粒的表面，产品的溶解性欠佳，仅能满足较低层次的要求。异丙醇作为溶剂可以取得较高的取代度，但价格较高，溶剂毒性较大，可回收性不如乙醇，在医药等需要高取代度的领域应用受限。理论上羧甲基淀粉的取代度为0-3，实际应用低取代0-0.3，中取代0.3-0.6，若取代度超过0.6则被认为是高取代。

水凝胶作为一类具备网络结构、可控溶胀药物释放性能并能显示出刺激响应性特征的可控释药物传送载体，近年来受到极大重视。目前，以壳聚糖为基质再辅以其他成分的水凝胶用作药物传送载体的研究呈爆发式增长，这主要是因为壳聚糖具有抗溃疡、防止细菌侵蚀、可生物降解及良好的生物相容性等特征。

制备壳聚糖水凝胶的方法主要有两种：共价交联和离子交联。共价交联的交联剂通常是二醛类物质如戊二醛和乙二醛，故通过共价交联可能会在凝胶内部引入有毒试剂。壳聚糖结构中含有氨基和酰胺基，能很好地与带负电荷的离子或分子反应，在聚合物间通过静电相互作用形成离子键桥构成网络结构，由于该种离子交联为物理交联方法，因此可避免化学交联时反应试剂可能带来的毒性或副作用（孙立萍，2004）。并且通过离子交联制备凝胶的方法具有操作简单、反应温和且反应迅速等优点，因此，近几年来得到了较快的发展（Ariel，2009）。例如，Desail和Park制备了载药（醋氨酚）壳聚糖/三聚磷酸盐微凝胶，载药微凝胶表面光滑，粒径为3.1-10.1微米，载药效率达48.9-99.5%。但药物释放速率受壳聚糖浓度、壳聚糖分子量及凝胶载药量的影响极大，另外壳聚糖水凝胶一般要使用戊二醛等有毒交联剂才能制备，故安全性较差。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种高取代度羧甲基淀粉及其制备方法。

本发明的另一目地在于提供一种高取代度羧甲基淀粉-壳聚糖复合水凝胶及其制备方法。

本发明第三个目的在于提供一种盐酸二甲双胍缓释剂及其制备方法。

为实现上述第一个目的，本发明采用的技术方案如下：

1）将6～15g的氢氧化钠，10～26g的淀粉加至200～300mL的乙醇水溶液中，于20～50℃在搅拌条件下碱化处理5～120min，所述乙醇水溶液的体积浓度为80～95%；

2）然后于惰性气氛中加入9～16g固体氯乙酸并升温至30～60℃进行醚化反应；

3）醚化反应完毕后，经过滤，在滤渣中加入体积百分比浓度不低于80%的乙醇水溶液，并用体积百分比浓度为1～6%的醋酸溶液中和至中性，然后用体积百分比浓度为85%的乙醇水溶液洗至对硝酸银溶液不呈氯离子反应，最后经无水乙醇洗涤、干燥，即得取代度为0.6～0.85之间的羧甲基淀粉。

为实现上述第二个目的，本发明采用的技术方案如下：

1）将0.5～6g的壳聚糖加入100ml的醋酸水溶液中溶解，所述醋酸水溶液的体积百分比浓度为1～6%；

2）超声波处理以赶出步骤1）制备的壳聚糖溶液中的气泡；

3）经步骤2）处理的壳聚糖溶液以0.6～1.2mL/min的速度滴加到0.05～0.2mol/L浓度的三聚磷酸钠溶液中即刻成球，产物经过滤、洗涤，得球状的载药壳聚糖水凝胶；

4）将步骤3）所得壳聚糖水凝胶浸泡到2～40mg/L浓度的高取代度羧甲基淀粉水溶液中1～60min，所述高取代度羧甲基淀粉的取代度为0.6～0.85，产物经过滤、洗涤、干燥至恒重后，即得盐酸二甲双胍缓释剂。