一种甲壳素纳米凝胶的制备方法与流程

文档序号:11223411阅读:3381来源:国知局
一种甲壳素纳米凝胶的制备方法与流程

本发明属于天然高分子领域,也属于化学、环境、医学领域,具体涉及一种制备甲壳素纳米凝胶的方法及由该方法获得的甲壳素纳米凝胶。



背景技术:

甲壳素,又名甲壳质、几丁质、壳多糖,是地球上存在量仅次于纤维素的多糖,也是自然界中除蛋白质外数量最大的含氮天然有机高分子化合物。甲壳素具有独特的物理,化学和生物特性,主要包括:多功能基反应活性,抗菌性,生物相容性,生物可降解性等。而纳米凝胶有许多优异的特性,比表面积大,载药量高,对环境具有更加敏感的刺激响应性等。甲壳素纳米凝胶结合了两者的优点,进一步扩展了甲壳素的应用范围。

印度科学家rangasamyjayakumar等将甲壳素溶解在饱和cacl2溶液中,然后使其在甲醇溶液中再生制备出了粒径为70-80nm的甲壳素纳米凝胶,并将其应用于药物释放,生物成像等医学领域。但其方法使用了甲醇等有机溶剂,有一定的毒性,并且制备量小,难以大量生产。本方法制备的甲壳素纳米凝胶,方法简易,无毒无污染,并且可以一次性大规模制备。这将使其在生物医学,环境领域等都有广泛的应用前景。



技术实现要素:

本发明的目的是提供一种甲壳素纳米凝胶及其制备方法,本发明反应条件温和,制备过程简单快速,环境友好。

本发明所提供的技术方案具体如下:

一种甲壳素纳米凝胶的制备方法,包括以下步骤:将甲壳素粉末加入含6-12wt%naoh和2-8wt%尿素的水溶液中,循环冷冻,得到溶解均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为0.2-4wt%;然后用5000r/min以上的速度对上述甲壳素溶液进行搅拌,得到乳白色分散液;所得乳白色分散液在超纯水中透析至中性,即得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

naoh的含量为8wt%,尿素的含量为4wt%。

循环冷冻的温度为-10~-40℃。

循环冷冻的次数为2次以上。

搅拌时间为5~90min。

一种甲壳素纳米凝胶,由上述制备方法制备得到,纳米凝胶的直径<20nm。

本发明的原理如下:

naoh和尿素体系循环冷冻溶解形成的甲壳素均相溶液具有温敏性,在升温的过程中会变成凝胶,而在高速搅拌的过程中,体系的温度会因为搅拌的作用升高,又因为高速搅拌的剪切作用,使我们制备的这种凝胶可以达到纳米级别。

本发明具有以下优点和有益效果:

1.本发明只需将甲壳素溶液高速搅拌后透析即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶,方法简单,无污染,可大规模生产。

2.本发明制备的甲壳素纳米凝胶的直径为10~30nm,为首次报道的最小粒径。

附图说明

图1为甲壳素纳米凝胶的外观图片。

图2为甲壳素纳米凝胶的扫描电镜图;其中,图2(a)表示甲壳素浓度为0.5wt%、转速为10000r/min时形成的甲壳素纳米凝胶;图2(b)表示甲壳素浓度为1wt%、转速为10000r/min时形成的甲壳素纳米凝胶;图2(c)表示甲壳素浓度为2wt%、转速为10000r/min时形成的甲壳素纳米凝胶;图2(d)表示甲壳素浓度为2wt%、转速为20000r/min时形成的甲壳素纳米凝胶。

图3为甲壳素纳米凝胶的透射电镜图。

图4为甲壳素和甲壳素纳米凝胶红外图谱。

图5为甲壳素纳米凝胶粘度与剪切速率关系曲线图。

具体实施方式

以下将通过实施例具体说明本发明,但这些具体实施例不以任何方式限制本发明的保护范围。甲壳素的来源可以是虾、蟹等甲壳动物及各类昆虫的表皮,也可以是乌贼、贝类等软体动物的骨骼,以及菌类的细胞壁中的甲壳素的一种或几种,使用前经过已知技术的方法纯化,如酸处理除去钙盐、碱处理除去蛋白、氧化处理脱色等。以下实施例中所用的原料均为已知化合物,可在市场上购得。

实施例1

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻2次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为0.5wt%。用分散机以10000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。最后将乳白色分散液在超纯水中透析6天至中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

用电子扫描显微镜对其微观形态进行观察,发现其是由纳米级别的微粒组成。用透射电子显微镜进行观察,可以清楚地看到甲壳素纳米凝胶的直径为10~30nm。用傅里叶红外光谱仪对制备的甲壳素纳米凝胶进行表征,表明甲壳素的特征基团反应前后未发生变化,这说明反应的过程为物理过程。用流变仪对流变学性质进行研究表明,甲壳素纳米凝胶具有剪切变稀的性质,并且剪切之后,放置5和15分钟后,其粘度可恢复到原始粘度的50%左右。

实施例2

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻2次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为0.5wt%。用分散机以3000r/min的速度进行搅拌30min后,体系仍然为透明的甲壳素均一溶液,不能形成纳米凝胶,说明纳米凝胶的形成与搅拌速度有关。

实施例3

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-25℃下循环冷冻3次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为1wt%。用分散机以10000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在蒸馏水中透析7天左右至中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例4

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-25℃下循环冷冻3次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为1wt%。用分散机以2000r/min的速度进行搅拌30min后,体系仍然为透明的甲壳素均一溶液,不能形成纳米凝胶。

实施例5

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-25℃下循环冷冻3次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为1wt%。将溶液放在40℃的水浴环境下,甲壳素溶液变成一整块甲壳素凝胶。

实施例6

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-35℃下循环冷冻2次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。用分散机以10000r/min的速度进行高速搅拌1h,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析6天左右至中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例7

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-35℃下循环冷冻2次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。用分散机以3000r/min的速度进行搅拌30min,体系仍然为透明的甲壳素均一溶液,不能形成纳米凝胶。

实施例8

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-35℃下循环冷冻2次使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。将溶液放在50℃的水浴环境下,甲壳素溶液变成一整块甲壳素凝胶。

实施例9

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为0.2wt%。用分散机以10000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析6天成中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例10

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为4wt%。用分散机以10000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析6天成中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例11

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为0.5wt%。用分散机以7000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析6天成中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例12

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。用分散机以15000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液用超纯水透析6天成中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例13

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。用分散机以20000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液用蒸馏水透析6天至中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例14

将甲壳素粉末加入含6wt%naoh和8wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。用分散机以20000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液用蒸馏水透析6天至中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施例15

将甲壳素粉末加入含12wt%naoh和2wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。用分散机以20000r/min的速度进行高速搅拌30min,得到乳白色分散液。将乳白色分散液用在超纯水中透析6天至中性,即可得到分散均一的甲壳素纳米凝胶。

实施案16

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为2wt%。先将甲壳素溶液放置在50℃下加热30min,其成为均一块状凝胶。再将此凝胶用分散机以3000r/min的速度进行搅拌,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析7天至中性,得到的甲壳素纳米凝胶聚集在一起,分散不均一。

实施例17

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为1wt%。先将甲壳素溶液放置在50℃下加热30min,其成为均一块状凝胶。再将此凝胶用分散机以2000r/min的速度进行搅拌,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析7天至中性,得到的甲壳素纳米凝胶聚集在一起,分散不均一。

实施例18

将甲壳素粉末加入含8wt%naoh和4wt%尿素的溶液中,在-30℃下循环冷冻3次循环冷冻使其溶解为均一的甲壳素溶液,其中,甲壳素的含量为0.5wt%。先将甲壳素溶液放置在50℃下加热30min,其成为乳白色絮状凝胶。再将此凝胶用分散机以3000r/min的速度进行搅拌,得到乳白色分散液。将乳白色分散液在超纯水中透析7天至中性,得到的甲壳素纳米凝胶聚集在一起,分散不均一。

上述实施例为本发明较佳的实施方式,但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制,其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化,均应为等效的置换方式,都包含在本发明的保护范围之内。

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