[发明专利]生产纳米原纤纤维素水凝胶的方法

说明书

发明领域

本发明涉及生产纳米原纤纤维素水凝胶的方法，纳米原纤纤维素水凝胶，纳米原纤纤维素水凝胶的用途，用于生产纳米原纤纤维素水凝胶的系统，以及高压机械崩解设备的应用。

背景

已经发现纳米原纤纤维素水凝胶可以用于各种用途，例如用于化妆品、药品和作为细胞培养的生长培养基。但是，这些用途通常需要水凝胶是经过消毒或灭菌的。而水凝胶的其它性质不能受到灭菌的影响。

通常，灭菌效率定义为除去或破坏所有形式的微生物生命，包括作为营养形式或孢子的病毒、细菌和真菌的能力。但是，由于无法验证绝对无菌性，所以在实践中使用无菌的统计学定义。例如，安全保证水平(SAL)定义为“灭菌后在产品中或产品上发生单个活微生物的概率”。全球公认的医疗器械无菌的定义为在医疗器械中或医疗器械上发现活微生物的机会最多为1/1000000或最多10^-6的SAL。

例如，通过使纳米原纤纤维素水凝胶在121℃的温度下过度高压灭菌20分钟可以减少或消除该水凝胶中活微生物的数量。这种过度高压灭菌(overkill autoclaving)是相当有效的，因为纳米原纤纤维素水凝胶中活微生物的数量通常可以降低至少10¹²倍。但是，过度高压灭菌也有一些缺点，因为它会对水凝胶的性质造成负面影响。并且，该方法是耗费劳力的，必需间歇进行。此外，进行过度高压灭菌通常需要松开高压灭菌容器的盖子以防止沸溢和破损，在容器及其含有的物质冷却后，需要旋紧盖子，因为容器中蒸汽冷却造成的真空可能导致盖子或容器破碎，从而导致污染风险。

因此，本发明人已经认识到，需要一种生产纳米原纤纤维素水凝胶使其适用于其它用途的方法。

发明内容

所述方法的特征如权利要求1所述。

纳米原纤纤维素水凝胶的特征如权利要求17所述。

纳米原纤纤维素水凝胶在治疗中的用途的特征如权利要求23所述。

纳米原纤纤维素水凝胶的用途的特征如权利要求24和25所述。

用于生产纳米原纤纤维素水凝胶的系统的特征如权利要求26所述。

高压机械崩解设备在生产纳米原纤纤维素水凝胶中的应用的特征如权利要求31所述。

附图简要说明

包括附图以提供对本发明的进一步理解，附图构成说明书的一部分，举例说明一些实施方式，与说明书一起帮助解释本发明的原理。在附图中：

图1显示依据一个实施方式的生产纳米原纤纤维素水凝胶的系统。

发明详述

一种生产纳米原纤纤维素水凝胶的方法包括：

得到漂白的纤维素浆料纤维，并提供其水性悬浮液；和

使所述水性悬浮液中的纤维素浆料纤维经历至少2轮的高压机械崩解，以得到纳米原纤纤维素水凝胶，从而将悬浮液中存在的活微生物的数量减少至少10²倍；

其中，该方法在得到漂白的纤维素浆料纤维后的所有步骤都在ISO14644-1洁净室标准的ISO 8或更严格的条件下进行。

除非另有说明，在本说明书中，表述“纳米原纤纤维素”或“NFC”应理解为是指由基于纤维素的原料得到的分离的纤维素纳米原纤(CNF)和/或纳米原纤束的集合。

纳米原纤通常具有高的纵横比。长度可超过1微米而直径通常低于200nm。最小的纳米原纤类似于所谓的初级原纤，通常其直径约为2-12nm。原纤或原纤束的尺寸取决于原料和崩解方法。纳米原纤纤维素的数均直径可以为1-100nm，例如1-50nm，或2-15nm。通常，天然(非衍生的)级别具有较大的直径和较宽的原纤尺寸分布，而衍生(例如，阴离子，阳离子)的级别具有较小的直径和较窄的尺寸分布。可用多种技术，例如使用显微镜确定原纤的直径。可通过对场致发射扫描电子显微镜(FE-SEM)、透射电子显微镜(TEM)(例如低温透射电子显微镜(cryo-TEM))或原子力显微镜(AFM)获得的图像进行图像分析来测定原纤厚度和宽度分布。通常，AFM和TEM最合适具有窄原纤直径分布的NFC级别。

可由基于纤维素的原料得到纤维素浆料纤维。除非另有说明，在本说明书中，表述“基于纤维素的原料”应理解为是指含纤维素的任意原料源，由该原料源可以生产纤维素浆料纤维以及随后的纳米原纤纤维素。