可常温干燥的高弹性强吸水壳聚糖海绵及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于生物医药材料领域，尤其是涉及一种可常温干燥的高弹性强吸水壳聚糖海绵及其制备方法。
【背景技术】
[0002]壳聚糖作为天然碱性多糖，具有很好的生物相容性，是一种无毒无免疫原、可降解的理想医用材料，在医药等领域有着广泛的用途。用壳聚糖制成的海绵具有壳聚糖透气、透湿、防止水分与体液的损失、抗菌消炎、与创面有亲和性和黏合力、柔软、生物相容性好和可降解性、促进肉芽和上皮组织再生、不留疤痕和不产生变形的特点，可取代脱脂棉和脱脂纱布，不需要频繁地更换。不含纤维丝(头)，在眼科手术、耳鼻喉科手术、脑神经外科开颅手术和胸外科心脏手术过程中，不会因为纤维脱落而对伤口愈合产生影响。具有可降解性，可以留在体内无需二次手术取出。可根据不同临床用途，若在海绵中加载适当的辅料，还可对伤口愈合有促进作用。同时该类海绵具有较好的力学性能，可以根据不同手术需要加工成各种形状。尤其是在显微外科手术中使用的梭镖形状的吸血海绵片或海绵棒，它可迅速吸净细微部出血，确保手术无误；也避免了异种蛋白的明胶、胶原蛋白等医用海绵产品易引发免疫原性反应的现象。
[0003]目前壳聚糖海绵的制备多采用冷冻干燥，而冷冻干燥耗能费时，工艺复杂，成本较高；另外制备壳聚糖海绵时多用甲醛，而甲醛对人体有害，污染环境。
[0004]如专利CN101974189A中公开了一种羧丁酰壳聚糖/聚乙烯醇复合海绵及其制备方法，用质量分数10?17%甲醛交联制备复合海绵，及专利CN1071587A中公开一种壳聚糖与胶原混合后，用甲醛交联制备海绵。这种采用甲醛作为交联剂的制备方法制备过程污染大，产品易残留毒性，危害人体健康；如专利CN1431021A中公开一种用于妇科疾病的含药壳聚糖-胶原海绵，冷冻干燥后用蒸馏水洗涤并再次真空干燥，费时耗能，不利于节能环保。
[0005]因此，希望能开发出节能环保、吸液能力强、质地柔软、具有很好弹性、透气性、生物相容性好、工艺简单的壳聚糖海绵，以满足各种医疗需要。
【发明内容】
[0006]本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种可常温干燥的、吸液能力强、质地柔软、具有很好的弹性、透气性、生物相容性好的壳聚糖海绵及其制备方法。
[0007]本发明的目的可以通过以下技术方案来实现:
[0008]可常温干燥的高弹性强吸水壳聚糖海绵，采用以下组分及重量百分比含量的原料制备得到:
[0009]壳聚糖2.45?6.15 %，聚乙烯醇2.45?36.9 %，硫酸0.50?16.40 %，聚乙二醇0.15?0.35%，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸0.31?0.67%，戊二醛0.01?0.07%，发泡剂0.03?0.5%，甘油0.01?0.07%，余量为水。
[0010]所述的壳聚糖的黏均相对分子质量为10?30万，脱乙酰度彡85%。
[0011]所述的聚乙烯醇的醇解度为97.0?98.811101%,粘度为58?66mPa.s (cp)。
[0012]所述的聚乙二醇的相对分子质量Mr〈2000。
[0013]所述的发泡剂选自碳酸氢钠、脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基磺酸钠或十二烧基硫酸纳中的一种或多种。
[0014]可常温干燥的高弹性强吸水壳聚糖海绵的制备方法，采用以下步骤:
[0015](I)按配方准备原料；
[0016](2)将壳聚糖的酸溶液和聚乙烯醇水溶液共混，50?70°C条件下加入硫酸作为增塑剂，聚乙二醇(PEG)作为柔软剂，2-丙烯酰胺-2-甲基丙磺酸、甘油作为吸水剂，戊二醛作为交联剂，以及发泡剂，搅拌均匀后倒入磨具中，室温干燥，将干燥的产品碱洗、水洗、NaHSO3溶液浸泡后室温干燥得壳聚糖海绵。
[0017]壳聚糖的酸溶液与聚乙烯醇的水溶液共混后，增塑剂、柔软剂、吸水剂、交联剂、发泡剂的加入顺序可以任意互换。
[0018]溶解壳聚糖所用的酸选自冰醋酸、盐酸、乳酸或柠檬酸中一种；壳聚糖的酸溶液与聚乙烯醇的水溶液的共混体积比为1: (I?6)。
[0019]干燥的温度为10?38°C。
[0020]所述的磨具为聚四氟乙烯材料的磨具。
[0021]所述方法聚乙烯醇的热解温度为80?90°C ;壳聚糖酸溶液与聚乙烯醇水溶液的共混温度为50?70°C。本发明通过简单的机械共混工艺，将壳聚糖和聚乙烯醇两种高分子材料制成海绵状材料，即利用了壳聚糖止血、杀菌、良好生物相容性、可降解性等优点，又利用了聚乙烯醇优良的热塑性，可制成厚度不等、形状不同、力学强度好的海绵状材料。
[0022]所述方法聚乙二醇(PEG)的相对分子质量MK2000，可用PEG-200、PEG_400、PEG-600,PEG-800,PEG-1000,PEG-1500作柔软剂，使制备的壳聚糖海绵质地柔软，能够很好的贴附在创伤面。
[0023]所述方法所用交联剂戊二醛的质量分数为0.1?0.5%，浓度低、用量少，并用NaHSO3溶液除去残余的戊二醛，代替了污染大、对人体有害的甲醛，保证了产品的安全性，降低了对环境的污染性。
[0024]所述方法采用常温(室温)的干燥方法，干燥温度10?38°C，干燥时间24?36h，与目前的冷冻干燥工艺相比节约能耗，节省时间。
[0025]所述可常温干燥的高弹性强吸水壳聚糖海绵的透气量:2166.788?8899.863cm3 / τα.24h.0.1MPa，透气系数:1.057 X 1(Γ9 ?5.468 X l(T8cm2 / s，拉伸强度:
1.016 ?4.337MPa，断裂伸长率:115.06 ?369.04%，吸水率:530.85%?1341.42%，保水率:338.88 ?1094.45%。
[0026]所述测量透气量、透气参数所用国标为GB1038，所用仪器为BTY-BIP透气性测试仪(济南兰光机电技术有限公司)；所述测量拉伸强度、断裂伸长率所用国标为GB /T6344-2008，所用仪器为BLD-200S电子剥离试验机(济南兰光机电技术有限公司)。
[0027]与现有技术相比，本发明采用质量分数为0.1?0.5%戊二醛作为交联剂，浓度低、用量少，并用NaHSO3溶液除去残余的戊二醛，代替了污染大、对人体有害的甲醛，保证了产品的安全性，降低了对环境的污染性。另外采用常温(室温)的干燥方法，干燥温度10?38°C，干燥时间短，与目前的冷冻干燥工艺相比节约能耗，节省时间。生产得到的海绵具有较好的力学强度，较快的吸液速率、超强的吸液倍率，吸液后质地柔软、具有很好的弹性、透气性，能够很好的贴附在创伤面。用于止血、治疗创伤面愈合、杀菌等医疗领域，推广应用的潜力巨大，市场前景广阔。
【具体实施方式】
[0028]下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。
[0029]实施例1:
[0030]质量分数2.45?6.15%的壳聚糖盐酸溶液与质量分数2.45?36.9%的聚乙烯醇水溶液1:6(体积比)混合，70°C、600r / min条件下加入质量分数20?50%的硫酸，充分搅拌，加入一定量AMPS，质量分数为5?20%的PEG-1000，搅拌至均一相，滴加质量分数为0.5?I %的十二烷基磺酸钠溶液，发泡0.5?lh，滴加质量分数为0.1?0.5%的戊二醛，交联I?2h，加一定量甘油混合均匀，倒入磨具中，室温下干燥，将干燥的产品碱洗、水洗、NaHSO3溶液浸泡后室温干燥得壳聚糖海绵。所得壳聚糖海绵透气量:2166.788?4449.823cm3 / τα.24h.0.1MPa，透气系数:1.057 X 1(Γ9 ?9.141X10_9cm2 / s，拉伸强度:3.734 ?4.377MPa，断裂伸长率:115.06 ?167.21%，吸水率:530.85 ?742.32%，保水率:338.88 ?581.36%。
[0031]实施例2:
[0032]质量分数2.45?6.15 %的壳聚糖醋酸溶液与质量分数2.45?36.9%的聚乙烯醇水溶液1:6 (体积比)混合，60°C>450r / min条件下加入质量分数为20?50%的硫酸，充分搅拌，滴加质量分数为0.5?I %的NaHCO3溶液，发泡0.5?Ih，滴加质量分数为0.1?
0.5 %的戊二醛，交联I?2h，加一定量AMPS，质量分数为5?20 %的PEG-1500，一定量甘油搅拌至均一相，倒入磨具中，室温下干燥，将干燥的产品碱洗、水洗、NaHSO3溶液浸泡后室温干燥得壳聚糖海绵。所得壳聚糖海绵透气量:3888.913?5434.826cm3 / m2.24h.0.1MPa,透气系数:5.884X Kr9?1.023 X l(T8cm2 / S，拉伸强度:3.453?3.987MPa，断裂伸长率:129.34 ?194.93%，吸水率:595.33 ?793.43%，保水率:394.34 ?663.75%。
[0033]实施例3:
[0034]质量分数2.45?6.15 %的壳聚糖乳酸溶液与质量分数2.45?36.9%的聚乙烯醇水溶液1:6(体积比)混合，50°C、300r / min条件下加入一定量AMPS，质量分数为5?20%的PEG-800，搅拌至均一相，滴加质量分数为0.1?0.5%的戊二醛，交联I?2h，滴加质量分数为0.5?I %的脂肪醇聚氧乙烯醚硫酸钠(AES)溶液，发泡0.5?lh，加入质量分数为20?50%的硫酸，充分搅拌，加一定量甘油混合均匀，倒入磨具中，室温下干燥，将干燥的产品碱洗、水洗、NaHSO3溶液浸泡后室温干燥得壳聚糖海绵。所得壳聚糖海绵透气量:4237.183 ?5899.863cm3 / τα.24h.0.1MPa,透气系数:9.90X 1(Γ9 ?4.468Χ 10_8cm2 /s，拉伸强度:3.116?3.858MPa,断裂伸长率:154.58?229.76 %，吸水率:633.22?831.42%，保水率:421.12 ?734.88%。
[0035]实施例4:
[0036]质量分数2.45?6.15 %的壳聚糖朽1檬酸溶液与质量分数2.45?36.9 %的聚乙烯醇水溶液1:3(体积比)混合，充分搅拌，70°C、600r / min条件下滴加质量分数为0.5-1%的十二烷基磺酸钠溶液，发泡0.5?lh，滴加质量分数为0.1?0.5%的戊二醛，交联I?2h，加入质量分数为20?50%的硫酸，一定量AMPS，质量分数为5?20 %的PEG-400，一定量甘油搅拌至均一相，倒入磨具中，室温下干燥，将干燥的产品碱洗、水洗、NaHSO3溶液浸泡后室温干燥得壳聚糖海绵。所得壳聚糖海绵透气量:5144.183?6759.863cm3 / τα.24h.0.1MPa，透气系数:1.090 X 1(Γ8 ?5.868 X l(T8cm2 / s，拉伸强度:2.716 ?3.458MPa，断裂伸长率:169.52 ?249.04%，吸水率:693.36 ?901.93%，保水率:491.96 ?794.32% 0
[0037]实施例5:
[0038]质量分数2.45?6.15 %的壳聚糖盐酸溶液与质量分数2.45?36.9%的聚乙烯醇水溶液1:3(体积比)混合，60°C