一种甲壳素晶须/羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法与流程

本发明涉及医用材料生产技术领域，一种甲壳素晶须/羟丁基壳聚糖温敏水凝胶的制备方法。

背景技术：

温敏性水凝胶是一类可以对外界温度变化做出智能响应的水凝胶，其主要的特点是低温下为流动的液体，而当温度升高时可以发生智能的相转变，转化为不流动的凝胶；发生相转变的温度被称为最低临界溶液温度，且该温度可以调节。

壳聚糖是由自然界广泛存在的甲壳素经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-β-d葡萄糖，具有优良的生物相容性、生物可降解性和天然抗菌性，在药物传递、组织工程、伤口辅料等生物医学领域有广泛的应用。

羟丁基壳聚糖是将羟丁基基团接枝到壳聚糖的分子主链上，由于亲水性基团的引入改变了水相体系内的氢键平衡从而产生了温敏性。羟丁基壳聚糖水溶液在温度升高时形成一定强度的凝胶，温度降低后可恢复溶液状态。“一种壳聚糖羟丁基衍生物的制备方法”（zl201110214776.x）、“一种温敏性壳聚糖衍生物-羟丁基壳聚糖的制备方法”（zl200810033699.6）、“一种预防脑脊液漏的医用级温敏性羟丁基壳聚糖封闭剂的制备方法”（zl201110430139.6）等多项专利均涉及到羟丁基壳聚糖的制备及应用。但是羟丁基壳聚糖水凝胶机械强度低，在应用过程中易破碎，限制了其应用。目前多种高分子材料例如藻酸盐水凝胶、聚（乙二醇）水凝胶、羧甲基纤维素膜等在应用时同样存在机械强度低的弊端，而在加入甲壳素晶须、纤维素晶须或聚乙烯吡咯烷酮等后机械强度得到明显改善。甲壳素晶须，是以单晶形式存在的甲壳素纤维，由甲壳素分子有序堆积而成，因此它保留了甲壳素的内在结构和生物活性，具备可生物降解性、独特的抗菌性及良好的生物相容性等优点。在本次制备过程中，选用甲壳素晶须以增强凝胶机械强度。甲壳素晶须与羟丁基壳聚糖属于同质材料，相较于纤维素晶须或聚乙烯吡咯烷酮等其他异质性的增强材料，具有更优的环境互容性；且甲壳素晶须与羟丁基壳聚糖的降解产物均为与细胞外基质组合物结构相似的n-乙酰葡糖胺，在应用时增强了其生物相容性。

本研究中通过加入甲壳素晶须来增强羟丁基壳聚糖水凝胶的机械强度。具体为在低温条件下将羟丁基壳聚糖溶解于甲壳素晶须悬液中，充分混匀至完全溶解，升高温度即可形成包载甲壳素晶须的羟丁基壳聚糖复合温敏水凝胶，通过改变甲壳素晶须悬液和羟丁基壳聚糖的浓度及配比即可获得不同机械强度的复合温敏水凝胶。该复合温敏水凝胶可作为一种潜在的皮肤伤口敷料。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种制备包载甲壳素晶须的羟丁基壳聚糖复合温敏水凝胶的方法，甲壳素晶须的加入可提高羟丁基壳聚糖水凝胶的机械强度，扩大羟丁基壳聚糖水凝胶的应用范围。

本发明具体包含下列步骤：

（1）羟丁基壳聚糖采取如下方法制备：称取壳聚糖粉末分散于naoh溶液中进行碱化处理，室温搅拌，过滤，除去多余碱液；加入异丙醇水溶液搅拌，至碱化壳聚糖在异丙醇-水体系中完全分散开；量取一定量的1,2-环氧丁烷滴加至反应容器内，50-60°c下反应18-28h；反应完毕后冷却至室温，向上述反应液中滴加hcl溶液以调节体系ph至中性；滤去不溶物，用乙醇沉淀，静置过夜后离心，干燥所得的沉淀。（参考文献：中国专利“一种壳聚糖羟丁基衍生物的制备方法”（zl201110214776.x））；

（2）甲壳素晶须采取如下方法制备：称取30g甲壳素粉末置于3mol/l氢氧化钾溶液中搅拌煮沸6h，然后于室温下搅拌24h，过滤并用去离子水冲洗样品；将样品静置于3mol/l的氢氧化钾溶液中48h，然后离心分离并收集沉淀物；将所得固体于3mol/l盐酸溶液中酸解纯化，搅拌煮沸2h；对所得浊液进行离心分离，去离子水冲洗沉淀物5次；将所得产物于透析袋中透析至ph呈中性；对产物进行超声分散，随后冷冻干燥即得甲壳素晶须。（参考文献：中国专利“甲壳素晶须复合弹性材料及其制备方法和用途”（zl200610125085.1））；

（3）称取不同质量的步骤（2）中冻干所得的甲壳素晶须溶解于去离子水中，600w超声分散10min，得到不同浓度的甲壳素晶须悬液；将不同质量的羟丁基壳聚糖与甲壳素晶须悬液混合，放置低温下（1-8°c）充分混匀至完全溶解，升高温度（30-40°c）即可形成具有不同机械强度的复合水凝胶。

附图说明

以下结合附图和实施例对本发明做出进一步说明。

图1:33°c时包载甲壳素晶须的羟丁基壳聚糖复合温敏水凝胶的储能模量（^ap<0.05,^bp<0.05,^cp<0.05,^dp<0.05,^ep<0.05）。

图2:以离体大鼠皮肤为模型，将包载甲壳素晶须的羟丁基壳聚糖复合温敏水凝胶置于大鼠皮肤上，33°c振荡后水凝胶的形态变化。

图3:包载甲壳素晶须的羟丁基壳聚糖复合温敏水凝胶在pbs溶液中的形态变化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明做进一步说明。

主要材料与试剂：

羟丁基壳聚糖为申请人自制：称取1g壳聚糖粉末，分散于10ml50wt％的naoh溶液中碱化处理，室温下搅拌24h，挤出多余碱液；向反应器中加入20ml75wt％异丙醇水溶液并搅拌24h至碱化壳聚糖在异丙醇-水体系中完全分散开；量取10ml1,2-环氧丁烷，滴加入反应容器内，55°c下反应20h；反应完毕后，将上述反应液冷却至室温，并向上述反应液中滴加hcl溶液以调节体系ph至中性；待反应液变为澄清透明后，滤去不溶物并使用乙醇沉淀，沉淀过夜后离心（12000rpm，10min），干燥所得的沉淀。（参考文献：中国专利“一种壳聚糖羟丁基衍生物的制备方法”（zl201110214776.x））；

甲壳素晶须为申请人自制：称取30g甲壳素粉末置于3mol/l氢氧化钾溶液中，搅拌煮沸6h，然后于室温下搅拌24h，过滤并用去离子水冲洗样品；将所述样品静置于3mol/l的氢氧化钾溶液中48h，然后离心分离并收集沉淀物；将所得沉淀物于3mol/l盐酸溶液中酸解纯化，搅拌煮沸2h；对所得浊液进行离心分离，并使用去离子水冲洗沉淀物5次；将所得产物于透析袋中透析至ph呈中性；对所述产物进行超声分散，随后冷冻干燥以得到甲壳素晶须。（参考文献：中国专利“甲壳素晶须复合弹性材料及其制备方法和用途”（zl200610125085.1））

实施例1：称取50mg甲壳素晶须冻干粉溶解于1ml水溶液中，600w超声分散10min形成浓度为5wt%的甲壳素晶须悬液，称取100mg羟丁基壳聚糖溶解在上述悬液中，使得羟丁基壳聚糖的终浓度为10wt%，在1°c条件下使羟丁基壳聚糖溶解其中，充分混匀至完全溶解，升高温度至33°c混合溶液即形成复合水凝胶。

实施例2：称取5mg甲壳素晶须冻干粉溶解于5ml水溶液中，600w超声分散10min，形成浓度为0.1wt%的甲壳素晶须悬液，称取500mg羟丁基壳聚糖溶解在上述悬液中，使得羟丁基壳聚糖的终浓度为10wt%，在8°c条件下使羟丁基壳聚糖溶解其中，充分混匀至完全溶解，升高温度至33°c混合溶液即形成复合水凝胶。

实施例3：称取100mg甲壳素晶须冻干粉溶解于2ml水溶液中，600w超声分散10min，形成浓度为5wt%的甲壳素晶须悬液，称取40mg羟丁基壳聚糖溶解在上述悬液中，使得羟丁基壳聚糖的终浓度为2wt%，在5°c条件下使羟丁基壳聚糖溶解其中，充分混匀至完全溶解，升高温度至33°c混合溶液即形成复合水凝胶。

实施例4：称取10mg甲壳素晶须冻干粉溶解于10ml水溶液中，600w超声分散10min，形成浓度为0.1wt%的甲壳素晶须溶液，称取200mg羟丁基壳聚糖溶解在上述悬液中，使得羟丁基壳聚糖的终浓度为2wt%，在4°c条件下使羟丁基壳聚糖溶解其中，充分混匀至完全溶解，升高温度至33°c，混合溶液即形成复合水凝胶。