一种木瓜籽胶基pH值敏感型水凝胶的制备方法与流程

本发明属于复合水凝胶的技术领域，具体涉及一种木瓜籽胶基ph值敏感型水凝胶的制备方法。

背景技术：

水凝胶是一种亲水性聚合物，它能够吸收大量的水分，而自身又不会溶解，具有稳定的三维网络结构，根据对外界环境的响应程度不同，水凝胶可分为传统水凝胶和环境敏感性水凝胶，环境敏感性水凝胶能够对环境的微小变化，如温度、ph值、磁场、电场等产生响应，被广泛地应用于药物控制释放、固定化酶和组织工程等领域。

根据交联方式不同，可以将水凝胶分为物理交联型和化学交联型两种。物理交联法主要通过氢键、疏水力、静电作用力、库仑力等非共价键作用力形成凝胶，具有一定的可逆性，因此，稳定性差和强度低是其应用受到限制的主要原因；而化学交联法获得的水凝胶中，聚合物分子链间通过共价键形式交联形成三维网络结构，具有较好的形态和化学稳定性。因此，化学交联法是目前常用的水凝胶交联方式，然而，化学交联反应常涉及到对生物体具有毒副作用的交联剂、催化剂或难以除去的副产物而使其在生物医学领域中的应用有所限制。

构成水凝胶的聚合物材料通常分为天然高分子和合成高分子，其中，天然高分子水凝胶由于具有良好的生物安全性成为生物医学领域备受关注的生物医用材料，天然多糖是一类广泛存在于自然界的植物、动物、海藻、微生物等有机体中的天然高分子材料，具有重要的生物学功能，是构成有机生命体的基本物质之一，作为生物材料具有安全、稳定、水溶性良好、生物可降解、来源广泛和价格低廉等特点。木瓜籽胶是一种天然高分子多糖，其分子量可达到60万，主要是由木糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、阿拉伯糖等组成，其中糖醛酸含量占总糖的三分之一（木瓜籽外衣富含多糖提取物的制备方法，申请号：201510562063.0）。与其他多糖相比，其高含量的糖醛酸所含的羧基更利于形成环境敏感性天然水凝胶材料，减少交联剂使用量，尤其形成对ph敏感的水凝胶材料。到目前为止未见以木瓜籽胶交联丙烯酰胺制备ph值敏感型水凝胶制备技术的报道。

技术实现要素：

为了丰富水凝胶的类型，拓宽水凝胶的应用领域，克服现有天然高分子水凝胶结构、降解性及凝胶特性不易调控，合成高分子水凝胶不易降解等方面的不足，满足药物、生物活性成分及其它功能成分的控制释放需求，本发明将可生物降解的木瓜籽胶多糖为基础原料，开发了一种新型环境敏感型水凝胶材料，本发明的水凝胶所用的木瓜籽胶多糖具有高的糖醛酸含量和超长的分子链，与其他多糖材料相比，其在凝胶中链的缠结更复杂，凝胶粒子之间的交联更紧密，因而对功能成分的包覆和释放特性更优异，可以在低浓度的条件下实现凝胶，在生物医学领域具有广泛的应用价值。

本发明的目的在于提供上述多孔水凝胶的应用。本发明制备的水凝胶可以作为药物释放载体、伤口敷料等应用到医药领域，也可以作为吸附剂应用于化学工业、环境保护等领域。

本发明的目的通过以下技术方案实现（技术路线如图1所示）：

（1）称取1g木瓜籽胶加入到250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50至150ml去离子水，在室温条件下搅拌至溶液无浑浊，通入氮气排氧5至10分钟；

（2）向步骤（1）中的体系中加入3.5-10.5ml的n，n-二乙基丙烯酰胺，50至150μl的α-甲基丙烯酸，20至150mg的n，n-亚甲基双丙烯酰胺，在氮气保护下，室温条件搅拌至溶液均匀；

（3）向步骤（2）中的体系中加入40至120mg过硫酸铵和125-375μl的四甲基乙二胺，之后在氮气保护下，室温搅拌5分钟；

（4）反应体系放置20至24小时后，用去离子水清洗3至7天，每隔6小时更换一次去离子水，然后置于冷冻干燥器中进行冷冻干燥，最后用自封袋密封好后，置于干燥器中，即可得到一种木瓜籽胶基环境敏感型水凝胶。

本发明的有益效果：本发明制得的水凝胶有较高的强度、较好的韧度和较快的响应速度，与其他多糖基水凝胶材料相比，交联剂使用比例低，其对ph值有更好的敏感度，应用范围更广泛，具有进步性。

附图说明

图1表示本发明的工艺流程图。

图2表示本发明的ph值敏感性能图。

具体实施方式

下面通过实例对本发明作进一步阐述，其目的在于更好理解本发明内容而非限制本发明的保护范围。

除非另有定义，本文所用术语具有本领域技术人员通常理解的含义。

下述实例中，如无特殊说明，均为常规方法。

实施例

实施例1：

首先称取1g木瓜籽胶加入到250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入30ml去离子水，在室温至60度条件下溶解至溶液无浑浊，通往氮气排氧5分钟；再加入0.05gg过硫酸铵与0.05ml亚甲基乙二胺，之后在氮气保护下，60度条件下搅拌5分钟；之后在体系中加入15.0g丙烯酸和0.1g亚甲基双丙烯酰胺，之后在氮气保护下，60度下搅拌2小时；反应体系放置24小时后，用去离子水清洗5次，之后用0.05m的naoh浸泡5小时，再用去离子水清洗5次后，在50至55度条件下烘干至恒重，最后用自封袋密封好后，置于干燥器中，即可得到一种木瓜籽胶基环境敏感型水凝胶。

实施例2：

称取2g木瓜籽胶加入到250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入40ml去离子水，在室温至70度条件下溶解至溶液无浑浊，通往氮气排氧8分钟；加入0.15g过硫酸铵与0.1ml亚甲基乙二胺，之后在氮气保护下，70度条件下搅拌8分钟；向中的体系中加入20g丙烯酸和0.4g亚甲基双丙烯酰胺，之后在氮气保护下，70度下搅拌2小时；反应体系放置20小时后，用去离子水清洗7次，之后用0.1m的naoh浸泡5小时，再用去离子水清洗7次后，在50至55度条件下烘干至恒重，最后用自封袋密封好后，置于干燥器中，即可得到一种木瓜籽胶基环境敏感型水凝胶。

实施例3：

称取3g木瓜籽胶加入到250ml三口烧瓶中，再向瓶中加入50ml去离子水，在室温至80度条件下溶解至溶液无浑浊，通往氮气排氧10分钟；加入0.2g过硫酸铵与0.2ml亚甲基乙二胺，之后在氮气保护下，80度条件下搅拌10分钟；向体系中加入20.0g丙烯酸和0.5g亚甲基双丙烯酰胺，之后在氮气保护下，60至80度下搅拌2小时；反应体系放置24小时后，用去离子水清洗7次，之后用0.1m的naoh浸泡5小时，再用去离子水清洗7次后，在50至55度条件下烘干至恒重，最后用自封袋密封好后，置于干燥器中，即可得到一种木瓜籽胶基环境敏感型水凝胶。

测试例4：

对实施例1中制备得到的水凝胶材料进行ph值敏感性能测定。取实施例1中制备的水凝胶材料各50mg分别置于100ml的ph值为1.2、4、6.1、7.4、9.22、11.04的磷酸盐缓冲液液中，每隔一段时间测定在不同ph的条件下水凝胶的溶胀率。实验结果如图2所示。从图中可以看出，实施例中制备得到的水凝胶在水中的溶胀性能受ph值影响较大，在低的ph如1.2条件下，最大的溶胀只有9%，而在ph值为7.4条件下其溶胀性能最大达到了17%。