[发明专利]一种壳聚糖水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶的制备方法，属于生物材料领域。

背景技术

水凝胶是一种具有三维结构的高分子聚合物，能在水中溶胀并保持大量水分而又不溶解。目前，水凝胶在药物释放系统、仿生材料、酶的固定化、组织工程等领域有着广阔的应用前景。壳聚糖来源广泛、廉价易得、生物相容、生物可降解，是制备水凝胶的理想材料。化学交联是制备壳聚糖水凝胶的常用方法之一，然而，现有的大多数交联剂(戊二醛等)往往具有细胞毒性且不可生物降解，从而限制了所制壳聚糖水凝胶的实际应用。

纤维素作为地球上最丰富的天然高分子，纤维素及其衍生物可作为绿色材料来代替一些不可再生的材料及其化学试剂。由纤维素制备得到的纳米纤维素具有巨大的比表面积，可在水中稳定分散，并且化学活性比纤维素大很多，因此，可用纳米纤维素作为原料来制备纤维素衍生物。高碘酸钠选择性氧化纳米纤维素，可以切断葡萄糖环上的C2-C3键，使羟基转化为具有高还原性的二醛基。由于醛基的引入，使氧化纳米纤维素成为制备壳聚糖水凝胶的新型生物交联剂。

目前尚无有关二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶方面的报道。本发明采用微晶纤维素为原料，经高碘酸钠选择性氧化制备二醛纳米纤维素胶体，之后二醛纳米纤维素胶体直接与壳聚糖醋酸溶液混合，制成水凝胶。

发明内容

本发明的目的在于提供一种壳聚糖水凝胶的制备方法。按照本发明提供的技术方案，所述二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶的制备方法，特征是，配方比例按重量份数计，包括以下步骤：

(1)将1份微晶纤维素与1.4～6.6份高碘酸钠混合于去离子水中，在避光的条件下反应一段时间，加入1～3份乙二醇继续反应0.5～1小时，将反应后的混合液透析得到二醛纳米纤维素胶体；

(2)在室温下将1份壳聚糖溶解于100～150份1～2vol％的醋酸溶液中，取20～50份步骤(1)所制的二醛纳米纤维素胶体与50～150份壳聚糖醋酸溶液混合，在25～40℃温度下继续搅拌1.5～24小时，混合溶液转变成水凝胶，冷冻干燥后得到水凝胶冻干物。

步骤(1)中高碘酸钠选择性氧化微晶纤维素的反应条件是温度为40～60℃，反应4～7小时。

步骤(1)中得到的二醛纳米纤维素胶体的固含量为1～2％。

步骤(2)中壳聚糖的分子量为10～100万。

本发明的优点在于：二醛纳米纤维素及其交联壳聚糖水凝胶的制备过程简单，能耗低，污染少。所制备的二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶不仅生物相容性好、可生物降解，而且还具有较高的保水率与强度。

附图说明

图1二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶冻干物的数码照片

图2二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶冻干物的扫描电子显微镜(SEM)照片

具体实施方法

本发明分两步：

(1)二醛纳米纤维素胶体的制备；

(2)二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶的制备。

本发明所述的二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶的各项性能可采用以下指标进行检测：

(1)形貌：采用数码拍照的方法观察水凝胶冻干物的外表面形貌；此外，水凝胶冻干物经液氮脆断，断面经喷金后采用日本日立公司的SU-1510型扫描电子显微镜，在5kV高压下观察其形貌。

(2)拉伸性能：把水凝胶冻干物放入恒温恒湿室中(温度为25℃、相对湿度为65％)平衡48小时，并裁成宽为1cm的长条；用膜厚仪测试冻干物的厚度，并用微机控制万能材料试验机(WDW-20上海华龙测试仪器公司)测试冻干物的拉伸断裂强度和伸长率，测试夹距设置为5cm，拉伸速度为50mm/min。

(3)溶胀性能(保水率)：将水凝胶冻干物烘干至恒重。称重(W_d,g)后浸入去离子水中足够长时间，取出并用滤纸吸干其表面水分，立即称重(W_s,g)。样品的平衡溶胀度(Q,％)计算公式为：

具体实施方式

实施例1

(1)1份微晶纤维素加入到6份高碘酸钠混合于水中，在温度为45℃的避光条件下反应5小时；加入3份乙二醇反应1小时并透析5天，得到二醛纳米纤维素胶体；

(2)室温下1份分子量为100万的壳聚糖溶解于100份1vol％的醋酸溶液中配置壳聚糖醋酸溶液，加入20份二醛纳米纤维素胶体，在温度为35℃，转速为300r/min的磁力搅拌机上反应8小时制备得到二醛纳米纤维素交联壳聚糖水凝胶，冷冻干燥后得到水凝胶冻干物。