一種溫度和pH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于聚合物改性領(lǐng)域，具體涉及一種溫度和pH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]水凝膠是一種在水中顯著溶脹、保持大量水分的親水性凝膠，由于結(jié)構(gòu)中通常含有-OH、-CONH-, -CONH2, -C00H、-SO3H等親水基團(tuán)，多數(shù)水凝膠網(wǎng)絡(luò)中可容納高分子本身重量的數(shù)倍至數(shù)百倍的水。這種富含水的膠態(tài)結(jié)構(gòu)使其物理性質(zhì)十分接近于柔軟的人體器官。因此，水凝膠因其優(yōu)異的仿生性及生物相容性、能保護(hù)藥物不被酸解或者酶解，控制藥物釋放等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛的應(yīng)用于生物醫(yī)藥領(lǐng)域，如組織工程、皮膚敷料、藥物載體等。根據(jù)水凝膠對(duì)外界刺激的響應(yīng)情況不同，可分為兩類:(I)傳統(tǒng)水凝膠，這類水凝膠對(duì)環(huán)境的變化刺激不敏感。(2)智能水凝膠，這類水凝膠對(duì)環(huán)境因素的變化所給予的刺激有非常明確或顯著的應(yīng)答，能夠感知環(huán)境的細(xì)微變化，如pH、溫度、離子強(qiáng)度、電場(chǎng)、磁場(chǎng)、物質(zhì)濃度等的變化，并通過自身體積的溶脹和收縮來響應(yīng)外界環(huán)境的刺激。
[0003]聚N-異丙基丙烯酰胺是一種具有生物相容性和環(huán)境敏感性的新型溫敏智能水凝膠，在32 °C左右的水溶液中有一個(gè)低臨界溶解溫度(LCST)，隨溫度變化顯示出良好的雙親性，在藥物傳遞系統(tǒng)、活性物質(zhì)載體、生化物質(zhì)分離等生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用價(jià)值，經(jīng)常作為溫度敏感部分被引入到不同生物醫(yī)用凝膠材料中。
[0004]殼聚糖，又名甲殼胺，是海洋多糖甲殼素脫乙酰基后的衍生物。殼聚糖在自然界的儲(chǔ)量?jī)H次于纖維素，是一種純天然帶正電荷的生物高分子多糖。由甲殼素經(jīng)脫乙酞化處理后得到的殼聚糖分子量通常在幾十萬左右，因其不溶于水，限制了它在許多方面的應(yīng)用。為了改善它的溶解性能，將其進(jìn)行羧甲基化，得到羧甲基殼聚糖。羧甲基殼聚糖是殼聚糖最重要的衍生物之一，既含有陽離子(-NH3+)基團(tuán)，又含有陰離子(_C00_)基團(tuán)，是一種兩性聚電解質(zhì)，具有更好的生物相容性、抑菌性、吸濕保濕性能和特殊的PH敏感性。將羧甲基殼聚糖與溫度敏感材料聚N-異丙基丙烯酰胺結(jié)合，可制備多重環(huán)境敏感性的智能水凝膠。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于提供一種溫度和pH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠及其制備方法。本發(fā)明原料廉價(jià)易得，制備工藝簡(jiǎn)單，易于操作，不需要昂貴的儀器，制備的水凝膠溫度敏感性良好，對(duì)PH改變有響應(yīng)。
[0006]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
一種溫度和PH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠是以天然多糖羧甲基殼聚糖和N-異丙基丙烯酰胺為原料，分別以過硫酸銨、N，N, N’，N’-四甲基乙二胺和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為引發(fā)劑、促進(jìn)劑和交聯(lián)劑，通過交聯(lián)反應(yīng)制得。
[0007]制備方法:將羧甲基殼聚糖、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺和N-異丙基丙烯酰胺溶于25 °〇雙蒸水中，通氮?dú)馊コ鯕夂竺芊? °C冷藏I h，加入過硫酸銨和N，N, N’，N’-四甲基乙二胺室溫下反應(yīng)24 h，在蒸餾水中浸泡3-5天，每隔8 h換一次水，得到所述的溫度和pH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠。
[0008]雙蒸水與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為12.5:1。
[0009]羧甲基殼聚糖、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為:0.05?0.15:0.02:1 ο
[0010]過硫酸銨、N，N, N’，N’-四甲基乙二胺與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為:0.02:0.005:1。
[0011]本發(fā)明的顯著優(yōu)點(diǎn)在于:本發(fā)明利用由福建省海洋廢棄蝦、蟹殼中提取出的甲殼素脫乙?；蟮难苌雉燃谆鶜ぞ厶?，與N-異丙基丙烯酰胺通過交聯(lián)反應(yīng)制得多重環(huán)境敏感性的智能水凝膠。本發(fā)明制備方法簡(jiǎn)單，原料來源廣泛，操作步驟簡(jiǎn)單，得到的水凝膠具有溫度和PH雙重敏感，且生物相容性良好。
[0012]相對(duì)于其他水凝膠的制備方法有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)原料來自海洋廢棄蝦、蟹殼提取出的甲殼素脫乙?；蟮难苌雉燃谆鶜ぞ厶牵瑥V泛易得；
(2)使用交聯(lián)法得到的水凝膠溶脹度高，生物相容性良好，且具有溫度和pH雙重敏感；
(3)該水凝膠的制備工藝較簡(jiǎn)單，通過改變?cè)媳瓤烧{(diào)控水凝膠孔徑尺寸，操作方便，易于推廣。
【附圖說明】
[0013]圖1是水凝膠實(shí)物圖(羧甲基殼聚糖與N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量比為:0.1:1)。
[0014]圖2是通過改變?cè)媳鹊玫讲煌讖匠叽缢z掃描電鏡圖。(a)羧甲基殼聚糖與N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量比為:0.1:1 ；(b)羧甲基殼聚糖與N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量比為:0.15:1。
[0015]圖3是水凝膠在不同溫度時(shí)平衡溶脹度變化曲線(羧甲基殼聚糖與N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量比為:0.1:1)。
[0016]圖4是水凝膠在不同pH時(shí)平衡溶脹度變化曲線(羧甲基殼聚糖與N-異丙基丙烯酰胺質(zhì)量比為:0.1:1)。
【具體實(shí)施方式】
[0017]實(shí)施例1
1)9.6g N-異丙基丙烯酰胺于120 mL水溶解；
2)0.192 g N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺加入I)溶液中，震蕩溶解；
3)0.48g羧甲基殼聚糖加入I)溶液中，震蕩溶解；
4)通氮?dú)?0min至3)中溶液,除去氧氣后密封；
5)4°C冰箱中放置I h后，加入0.192 g過硫酸銨和400 μ? N, N, N’，N’-四甲基乙二胺；
6)室溫條件下反應(yīng)24h ；
7)制得的水凝膠放入IL蒸餾水中浸泡3-5天，每隔8 h換一次水。
[0018]實(shí)施例2 1)9.6g N-異丙基丙烯酰胺于120 mL水溶解；
2)0.192 g N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺加入I)溶液中，震蕩溶解；
3)0.96g羧甲基殼聚糖加入I)溶液中，震蕩溶解；
4)通氮?dú)?0min至3)中溶液,除去氧氣后密封；
5)4°C冰箱中放置I h后，加入0.192 g過硫酸銨和400 μ? N, N, N’，N’-四甲基乙二胺；
6)室溫條件下反應(yīng)24h ；
7)制得的水凝膠放入IL蒸餾水中浸泡3-5天，每隔8 h換一次水。
[0019]實(shí)施例3
1)9.6g N-異丙基丙烯酰胺于120 mL水溶解；
2)0.192 g N, N, N’，N’ -四甲基乙二胺加入I)溶液中，震蕩溶解；
3)1.44g羧甲基殼聚糖加入I)溶液中，震蕩溶解；
4)通氮?dú)?0min至3)中溶液,除去氧氣后密封；
5)4°C冰箱中放置I h后，加入0.192 g過硫酸銨和400 μ? N, N, N’，N’-四甲基乙二胺；
6)室溫條件下反應(yīng)24h ；
7)制得的水凝膠放入IL蒸餾水中浸泡3-5天，每隔8 h換一次水。
[0020]以上所述僅為本發(fā)明的制備方法，凡依本發(fā)明申請(qǐng)專利范圍所做的均等變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種溫度和PH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠，其特征在于:以天然多糖羧甲基殼聚糖和N-異丙基丙烯酰胺為原料，分別以過硫酸銨、N，N, N’，N’-四甲基乙二胺和N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺為弓I發(fā)劑、促進(jìn)劑和交聯(lián)劑，通過交聯(lián)反應(yīng)制得。
2.一種制備如權(quán)利要求1所述的溫度和pH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠的方法，其特征在于:將羧甲基殼聚糖、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺和N-異丙基丙烯酰胺溶于雙蒸水中，通氮?dú)馊コ鯕夂竺芊饫洳豂 h，加入過硫酸銨和N，N, N’，N’-四甲基乙二胺反應(yīng)24 h，在蒸餾水中浸泡得到所述的溫度和PH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:雙蒸水的溫度為25°C。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:雙蒸水與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為12.5:1。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:羧甲基殼聚糖、N，N'-亞甲基雙丙烯酰胺與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為:0.05-0.15:0.02:1。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:冷藏溫度為4V。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:過硫酸銨、N，N,N’，N’-四甲基乙二胺與N-異丙基丙烯酰胺的質(zhì)量比為:0.02:0.005:1。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:加入過硫酸銨和N，N,N’，N’-四甲基乙二胺后反應(yīng)溫度為室溫。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于:在蒸餾水中浸泡的時(shí)間為3-5天，每隔8h換一次水。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種溫度和pH敏感性羧甲基殼聚糖水凝膠及其制備方法。該水凝膠是以天然多糖羧甲基殼聚糖和N-異丙基丙烯酰胺為原料，分別以過硫酸銨、N,N,N’,N’-四甲基乙二胺和N,N,N’,N’-四甲基乙二胺為引發(fā)劑、促進(jìn)劑和交聯(lián)劑，通過交聯(lián)反應(yīng)制得。發(fā)明操作簡(jiǎn)單，原料廉價(jià)易得，且制得的羧甲基殼聚糖/聚N-異丙基丙烯酰胺水凝膠具有溫度和pH雙重敏感，與純的聚N-異丙基丙烯酰胺相比，生物相容性也大大提高，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。
【IPC分類】C08F251-00, C08J3-075, C08F220-54
【公開號(hào)】CN104558420
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510034797
【發(fā)明人】張其清, 程翠, 夏丹丹, 張秀麗, 陳立
【申請(qǐng)人】福州大學(xué)
【公開日】2015年4月29日
【申請(qǐng)日】2015年1月24日