[发明专利]一种纳米甲壳素增强海藻酸钙水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种纳米甲壳素增强海藻酸钙水凝胶的制备方法。将纳米甲壳素与海藻酸钠溶液混合均匀，浸泡在CaCl₂溶液中，得到网络结构均匀的水凝胶。作为海藻酸水凝胶的增强材料，可通过调控纳米甲壳素的含量来控制其孔径尺寸及力学强度。本发明提供的水凝胶具有良好的生物相容性、优异的力学性能，操作简单方便、成本低、安全毒性，适合大规模生产。在高端生物医用材料、组织器官修复替代材料等多领域具有广泛应用前景。

技术领域

本发明涉及一种纳米甲壳素增强海藻酸钙水凝胶的制备方法，属于生物医用材料领域。

背景技术

据估算，全球超过2亿人患有骨质疏松、骨折、骨缺损等骨科症状。因此，借助支架或植入体引导骨组织再生是极具挑战性的医学难题。理想的生物支架应具备生物相容性和力学性能。单一组分材料很难满足所有要求，因此，多组分的复合凝胶成为骨组织再生领域的研究热点。

甲壳素，化学名称为β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-吡喃葡聚糖，又名甲壳质或几丁质，是地球上存在量仅次于纤维素的多糖，广泛存在于虾蟹等甲壳动物及各类昆虫的表皮和乌贼贝类等软体动物的骨骼以及蘑菇和菌类的细胞壁中。甲壳素具有无毒抗菌性、良好的生物相容和生物降解性，被广泛用于多功能材料，特别是在生物医用材料，组织器官修复替代材料等领域展现出广阔的应用前景。甲壳素晶须或纳米纤维具有较高的长径比、比表面积大，模量高，同时保持了甲壳素生物活性。

海藻酸钠是一种天然高分子多糖，从褐藻类的海带或马尾藻中提取碘和甘露醇之后的副产物，储量丰富，有生物相容性好、可生物降解、无毒副作用，以及优异的吸湿性能、凝胶性能和生物活性，被广泛应用于生物医药、食品等领域。单纯的海藻酸钙凝胶强度不高，且较难与细胞相互作用。需要添加其它材料来增强其压缩强度，提高与细胞的粘附性。相比非生物相容的纳米粒子，甲壳素晶须或纳米纤维更适合作为生物材料的增强材料。同时，甲壳素晶须或纳米纤维的引入可促进成骨细胞在复合凝胶上的粘附和增殖。TEMPO氧化甲壳素后，甲壳素带负电，可以在水中与同样带负电的海藻酸钠共混，操作简单。因此，复合凝胶有望作为骨组织工程支架材料应用于组织工程领域。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种纳米甲壳素增强海藻酸钙水凝胶的制备方法。制备过程简单，适合大规模生产。

本发明解决上述技术问题所采用的方案是：

一种纳米甲壳素增强海藻酸钙水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)配制质量分数为0.5-2wt％的纳米甲壳素水分散液；

(2)常温下，在步骤(1)所得分散液中加入海藻酸钠粉末搅拌溶解，使所得混合溶液中海藻酸钠的质量分数为1-3wt％；

(3)将步骤(2)所得混合溶液倒入模具中，在质量分数为0.5-3wt％的CaCl₂溶液中浸泡固化；

(4)将步骤(3)所得水凝胶用蒸馏水浸泡洗净，即得纳米甲壳素/海藻酸钙复合水凝胶。

优选地，海藻酸钠与纳米甲壳素的质量比为1:2～6:1。

优选地，所得纳米甲壳素为由α-甲壳素或β-甲壳素采用TEMPO氧化法制备得到的甲壳素纳米晶须或甲壳素纳米纤维。

本发明还提供了一种纳米甲壳素/海藻酸钙复合水凝胶，采用上述的方法制备得到。

上述纳米甲壳素/海藻酸钙复合水凝胶应用于在骨组织工程支架材料领域时，所述海藻酸钠与纳米甲壳素的质量比为3:1～3:2。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：

1，本发明复合凝胶由天然多糖构筑，具有良好的生物相容性、降解性、无毒性，可潜在地应用骨组织工程支架。