一种双向可逆温敏凝胶及其制备方法
【专利摘要】本发明提供一种双向可逆温敏凝胶及其制备方法和用途。采用壳聚糖、壳聚糖季铵盐以及甘油磷酸钠室温下通过物理交联而制成。该三元凝胶体系具有快速双向可逆温敏响应性能，不仅能够在生理条件下快速由室温的溶液状态相转变形成凝胶，还能在低温下快速由室温的溶液状态相转变形成凝胶。凝胶制备方法具有操作简单易行、反应条件温和等特点。本发明制得的温敏凝胶适用于医疗、美容、食品等行业。
【专利说明】一种双向可逆温敏凝胶及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种双向可逆温敏凝胶及其制备方法，属于化学和生物材料领域。
【背景技术】
[0002]温敏凝胶是指能够随着温度的改变，发生溶胶、凝胶变化的混合体系。因其独特的温度敏感性能，可用作药物缓控释体系、细胞支持、功能性固定化酶等的载体材料，还可用于眼部给药、鼻腔给药、局部注射给药等，亦可用作组织修复植入给药。
[0003]壳聚糖因其良好的吸湿性、吸附性、生物相容性和可降解性广泛用于凝胶材料的研究。壳聚糖温敏凝胶的研究主要有壳聚糖和丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺共聚凝胶；壳聚糖与甘油磷酸盐共混凝胶。将壳聚糖与甘油磷酸钠以适当的比例混合，可制得性能优良的温敏凝胶。其中壳聚糖与甘油磷酸盐温敏性凝胶以其独特的温度敏感性能，再加上可注射性、优良的组织相容性、生物可降解性等特点，使得壳聚糖与甘油磷酸盐温敏凝胶在药剂学、组织工程等领域有很高的用价值。
[0004]壳聚糖与2，3_环氧丙基三甲基氯化铵在异相条件反应，可制得2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。该壳聚糖季铵盐制备简单，并具有良好的水溶性、保湿性、抑菌性和絮凝性，在医药、护肤产品、食品、环境保护等方面的应用日趋广泛。该壳聚糖季铵盐与壳聚糖、甘油磷酸盐组成的三元凝胶体系具有快速响应性能，能够在生理条件下快速发生溶液-凝胶的可逆相转变，可用于生物医药等领域。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于提供一种壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶的制备方法，该凝胶室温以溶液状态存在，在高温(> 400C )以及低温(< 4°C )状态下都能进行快速凝胶化，温度恢复室温，凝胶恢复至溶液态。
[0006]为了实现本发明的目的，所采用的技术方案是:以壳聚糖为原料，溶解于适量的蒸馏水、异丙醇或者两者的混合物中，与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵反应制备2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖，将2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖溶于酸性溶液中，然后加入甘油磷酸盐的稀碱或水溶液得到具有温敏性的水凝胶体系，并将其在医药、护肤和食品领域应用。所述温敏性三元水凝胶体系采用以下步骤制备:
[0007](I)按壳聚糖与2，3_环氧丙基三甲基氯化铵的摩尔比为1:2-1:6的比例，将壳聚糖溶解于适量蒸馏水、异丙醇或者两者的混合物中，与2，3_环氧丙基三甲基氯化铵充分反应，然后用冷丙酮洗涤并搅拌、抽滤，最后用丙酮洗涤数次，烘干至恒重，得到2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖。经硝酸银滴定法，测得2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的季胺基取代度为 73.70% -98.86%。
[0008](2)将壳聚糖与2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的混合物溶解于弱酸溶液中，搅拌至完全溶解，将浓度为6%-7% W / V的甘油磷酸盐逐滴加入壳聚糖混合溶液中，搅拌混合均匀，离心除去气泡，得到壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐温敏水凝胶体系。[0009]其中，溶解壳聚糖/ 2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖混合物的弱酸溶液为
0.1mol / L~0.5mol / L的盐酸、醋酸、乳酸或柠檬酸等药用酸，所用的甘油磷酸盐为甘油磷酸钠或者甘油磷酸钾等，溶解甘油磷酸盐可用0.01~0.1mol / L NaOH溶液或去离子水。
[0010]在上述步骤(2)中，在10~25°C下向壳聚糖与2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的混合物中滴加甘油磷酸盐，得壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐温敏凝胶体系。
[0011]与现有的壳聚糖及壳聚糖衍生物温敏水凝胶相比，本发明具有以下优点:
[0012](I)本发明所选用的壳聚糖及其衍生物无毒副作用，生物相容性、天然可降解性良好等特点；
[0013](2)本发明制备的温敏性水凝胶在10~25°C时流动性比较好。
[0014](3)本发明制备的温敏性水凝胶可双向形成凝胶，在高温(≥400C )以及低温(^ 4°C )状态下都能进行快速凝胶化，温度恢复室温，凝胶恢复至溶液态。如附图所示。
[0015]因此，本发明提供的壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶适用于医药、护肤产品和食品的应用。
[0016]【专利附图】
【附图说明】
附图是室温下凝胶溶液经升温或冷却进行双向可逆胶凝的照片。
【具体实施方式】
[0017]下面通过具体实施例对本发明作进一步说明:
[0018]实例I
[0019]将2.9g壳聚糖(ISmmol)分散于20ml去离子水中，再置于三口烧瓶内，当温度达到80°C时，将10.93g2，3-环氧丙基三甲基氯化铵(72mmol)的水溶液40ml倒入三口烧瓶中充分反应，其化学反应如下式所示。反应6h后，停止反应并冷却至室温，然后用冷丙酮洗涤并搅拌过夜，次日抽滤，并用丙酮洗涤数次，放入烘箱中，烘干至恒重，得到2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖，产率和取代度均> 96%。
[0020]
【权利要求】
1.一种壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于: (1)壳聚糖与2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖的混合物溶解于弱酸溶液中，搅拌至完全溶解，将甘油磷酸盐逐滴加入壳聚糖混合溶液中，搅拌混合均匀，离心除去气泡，得到壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐温敏水凝胶体系。 (2)该凝胶室温以溶液状态存在，在高温(≥400C)以及低温(≤4°C )状态下都能进行快速凝胶化，温度恢复室温，凝胶恢复至溶液态。
2.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于:2_羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖由壳聚糖与2，3-环氧丙基三甲基氯化铵以1:2~I:6的摩尔比，在60°C下反应4~8h，采用蒸馏水、异丙醇或者水-异丙醇的混合物为分散剂制得。壳聚糖季铵盐的产率和取代度可达98.96%以上。
3.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于:制备凝胶体系时，壳聚糖与2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖以1:2~1:6的质量百分比混合，溶于适量的溶液中，得到浓度为2%的混合物。
4.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于: (1)壳聚糖黏均分子量为800~1000KD，其脱乙酰度≥75%； (2)2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖黏均分子量为800~1000KD，其脱乙酰度> 75 %，取代度> 75% ； (3)浓度为6.0%~7.0 %为甘油磷酸盐。
5.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于:所述酸性溶液可用浓度为0.1mol / L~0.5mol / L盐酸、醋酸、乳酸或柠檬酸等药用酸；甘油磷酸盐可用0.01~0.1mol / L NaOH溶液或去离子水溶解。
6.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于，实验过程中所需的甘油磷酸盐可为α，β_甘油磷酸盐或者甘油磷酸盐或者α -甘油磷酸盐。
7.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，其特征在于: (1)所述凝胶的粘度为400~1000mPa.s / 40°C。 (2)所述凝胶的pH值为6.8~7.5。
8.根据权利要求1所述壳聚糖/壳聚糖季铵盐-甘油磷酸盐双向可逆温敏凝胶，可用于医药、护肤和食品等行业。
【文档编号】C08L5/08GK103834045SQ201310562778
【公开日】2014年6月4日 申请日期:2013年11月7日 优先权日:2013年11月7日
【发明者】黄娟, 王建伟, 孙祎蔓 申请人:浙江科技学院