[发明专利]一种生物质基复合凝胶泡沫及其制备方法

说明书

本发明公开了一种生物质基复合凝胶泡沫及其制备方法。本发明通过溶胶‑凝胶转化法，将表面活性剂与生物大分子溶液依次加入纳米碳酸钙悬浮液中，随后物理发泡，再置于模具里并浸泡在盐溶液中，固化反应后得到生物质基复合凝胶泡沫。制备所得生物质基复合凝胶泡沫具有优异的生物可降解性、生物相容性，其比强度高、气孔尺寸小、尺寸分布相对均一、密度低至0.7g·cmsupgt;‑3/supgt;且可调，且该凝胶泡沫的制备工艺简单、易操作、能耗低，因而在重金属离子吸附、支架材料、细胞培养等领域具有潜在的应用价值。

技术领域

本发明属于复合水凝胶泡沫的材料技术领域，具体涉及一种生物质基复合凝胶泡沫及其制备方法。

背景技术

生物质基凝胶泡沫由于其比表面积大、吸附能力强、密度低、具有生物相容性等优势，被广泛应用于重金属离子吸附、生物医学、食品制造等领域。目前，利用可与金属阳离子交联成胶的生物大分子制备生物质基凝胶泡沫的方法主要有：(1)使用微流体在生物大分子溶胶内部逐一生成气泡，再将该溶胶泡沫置于盐溶液当中完成交联固化反应，从而制备出生物质基凝胶泡沫。(2)直接对生物大分子溶胶进行物理发泡，并加入盐溶液实现交联固化。(3)先将分散均匀的碳酸盐与生物大分子充分混合，且在该体系当中加入葡萄糖酸内酯。通过葡萄糖酸内酯的缓慢水解以释放葡萄糖酸，使得pH值缓慢降低从而溶解体系当中的碳酸盐，得到可与生物大分子实现交联反应的金属阳离子。上述方法中，方法(1)可控性不佳且效率较低；方法(2)制备得到的生物质基溶胶泡沫的气泡尺寸与分布都不均匀，大尺寸孔结构的存在也会对其力学性能造成不利影响；方法(3)由于葡萄糖酸内酯一旦溶解就开始水解，因此，在发泡前需将其作为粉末加入，然而这又会对发泡的时间产生极大的限制从而对其的广泛应用造成影响。

可见，以上生物质基凝胶泡沫制备过程中，存在制备工艺繁琐、耗能高、发泡时需使用到其它化学物质等问题，且制备所得材料气孔尺寸和分布均不可控，因此，该技术手段仍有一定的改进空间。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供了一种生物质基复合凝胶泡沫及其制备方法，解决了上述背景技术中的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案之一是：提供了一种生物质基复合凝胶泡沫的制备方法，包括如下步骤：

(1)将纳米碳酸钙均匀分散在去离子水中制备纳米碳酸钙悬浮液；

(2)依次加入表面活性剂与生物大分子溶液于所述纳米碳酸钙悬浮液中，均匀混合得到纳米碳酸钙/生物大分子溶胶；

(3)对所述纳米碳酸钙/生物大分子溶胶物理发泡，得到纳米碳酸钙/生物大分子溶胶泡沫；

(4)将纳米碳酸钙/生物大分子溶胶泡沫置于模具里并浸泡在盐溶液中，固化反应后得到生物质基复合凝胶泡沫。

在本发明一较佳实施例中，步骤(1)中，将纳米碳酸钙置于去离子水中超声分散均匀，所述纳米碳酸钙悬浮液中纳米碳酸钙的质量分数为10-40％，平均粒径为30-100nm。优选地，所述纳米碳酸钙平均粒径为40-80nm。

在本发明一较佳实施例中，步骤(2)中，将生物大分子加入去离子水中，利用搅拌机搅拌溶解，得到生物大分子溶液。所述生物大分子溶液中生物大分子的质量分数为1-10％，所述生物大分子包括海藻酸钠、羧甲基纤维素钠、果胶、卡拉胶、羧甲基壳聚糖中的至少一种。

在本发明一较佳实施例中，步骤(2)中，所述表面活性剂包括十二烷基硫酸钠、硬脂酸钠、十二烷基苯磺酸钠、单十二烷基磷酸酯钾、月桂醇醚磷酸酯钾、椰油酰胺丙基羟磺基甜菜碱、月桂酰胺丙基氧化胺、十六烷基三甲基溴化铵的至少一种。

在本发明一较佳实施例中，步骤(3)中，利用搅拌机对所述纳米碳酸钙/生物大分子溶胶进行机械搅拌实现物理发泡，转速为500-1500rpm，时长为5-15min。优选地，上述机械搅拌的参数设置为转速500-800rpm，时长5-8min。