[发明专利]氧化壳聚糖及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及一种氧化壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：将固态壳聚糖与固态氧化剂混合，得到的固态混合物在无溶剂条件下进行球磨。本发明还涉及一种由所述的氧化壳聚糖的制备方法制备得到的氧化壳聚糖及其应用。本发明进一步涉及一种药物和滤水材料。

技术领域

本发明涉及生物材料制备技术领域，特别是涉及一种氧化壳聚糖及其制备方法和应用。

背景技术

壳聚糖是一种线性氨基多糖，它由随机分布的β(1→4)D-葡萄糖胺(脱乙酰基单元)和N-乙酰-D-葡萄糖胺(乙酰基单元)组成。一种壳聚糖常见的制备方法是甲壳素脱乙酰化，甲壳素是甲壳动物(如螃蟹、虾)的外骨骼及真菌细胞壁的重要构成成分，应用过量的氢氧化钠作为试剂，水作为溶剂(如图1所示)。壳聚糖氨基的pKa约为6.5，氨基在中性溶液中会发生明显的质子化，在低pH值和/或高脱乙酰度时质子化程度增加。因此，壳聚糖易与带负电荷的物质结合。壳聚糖增大了药物在粘膜上皮表面的转运，具有良好的生物相容性和生物可降解性。壳聚糖有广泛的用途，特别是在生物医学领域。在农业生产中，它可以作为种子处理剂和生物杀虫剂，帮助植物抵御真菌感染。在酿酒中，它可以作为澄清剂。在工业中，它可以用于自愈的聚氨酯涂料。在医学中作为抗菌剂，它是有用的绷带，以达到减少出血。壳聚糖在其他领域也具备潜在的应用价值，例如，它通过皮肤或者食用的方式做药物投递用。壳聚糖及其复合材料可以作为去除受污染的水和污水的净化材料。壳聚糖的适当改性将会进一步促进其功能，如提高吸附剂的吸附能力，从而提高吸附剂的吸附量。

为了提高壳聚糖的吸附性能，大量的物理改性(如发泡、共混等)和化学改性方法已经被研究。化学方法制备了大量的具有多种良好性质的壳聚糖衍生物。一般来说，化学改性方法包括交联、氧化、接枝、官能团(特别是氨基和羟基)的取代等。氧化法是一种简单有效的改性壳聚糖的方法。利用氧化剂，如过氧化氢或活性自由基得到改性的壳聚糖。一般来说，这种处理会随机使壳聚糖解聚，从而降低壳聚糖的粘度并增加其生物降解性(也在体内)，并在生物聚合物中引入亲水性的含氧官能团，如羰基，羧甲基等修饰壳聚糖并引入特殊功能。氧化法以及其他壳聚糖化学改性方法，都是在溶液中(由于壳聚糖在极性溶剂中有良好的溶解性，特别是在水中)通过化学反应进行的。但是由于生产过程中需要使用大量的溶剂，这种昂贵而非绿色的方法不利于改性壳聚糖的广泛应用。因此，更简单、成本更低和更绿色的方法将促进此类材料在各种应用中的利用。

发明内容

基于此，有必要提供能够在无溶剂条件下、易于放大生产的氧化壳聚糖及其制备方法和应用。

本发明的一个方面，提供了一种氧化壳聚糖的制备方法，包括以下步骤：

将固态壳聚糖与固态氧化剂混合，得到的固态混合物在无溶剂条件下进行球磨。

在其中一个实施例中，所述固态氧化剂选自过硫酸盐、金属过氧化物、过碳酸盐中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述混合物中所述氧化剂的质量百分含量为10％～50％。

在其中一个实施例中，所述球磨的功率大于等于1kw/kg。

在其中一个实施例中，所述球磨的功率为1kw/kg～4kw/kg，所述球磨时间为0.5h～3h。

在其中一个实施例中，所述氧化剂为过硫酸盐，所述混合物中所述过硫酸盐的质量百分含量为30％～40％，所述球磨功率为3kw/kg～4kw/kg，所述球磨时间为1h～2h。

在其中一个实施例中，所述氧化剂为过氧化钙，所述混合物中所述过氧化钙的质量百分含量为40％～50％，所述球磨功率为3kw/kg～4kw/kg，所述球磨时间为1h～2h。

在其中一个实施例中，所述氧化剂为过碳酸钠，所述混合物中所述过碳酸钠的质量百分含量为10％～20％，所述球磨功率为3kw/kg～4kw/kg，所述球磨时间为2h～3h。