CN101215389B - 一种壳聚糖水凝胶及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明的壳聚糖水凝胶的组分及其重量百分比含量为：壳聚糖1-5％、氢氧化钾1-10％、氢氧化钠0.5-8％、尿素0.5-6％、其余为水。本发明采用预处理的具有一定酰化度的壳聚糖直接与碱溶液混合，不添加任何交联剂，经低温处理，即可得到壳聚糖物理水凝胶，制备方法简便。通过对处理时间、原料配比等条件的选择，凝胶点温度可以调控在20℃～30℃，且该凝胶具有可逆的温度响应性，有望用作温敏材料等。
Description
技术领域
本发明涉及一种壳聚糖水凝胶及其制备方法。
背景技术
壳聚糖是自然界中唯一的阳性线性多糖，其基本单位为葡萄糖胺，具有生物相容性好、无毒性和副作用、来源丰富等特点，已在食品工业、药物制剂、医用高分子材料的合成等领域得到广泛的开发和应用。基于不同机理(共价、离子、氢键)，壳聚糖可以形成水凝胶，这已经有不少相关报道。壳聚糖与戊二醛等可以形成化学凝胶，也可以和氢硫基乙酸、丙烯酸、草酸等形成物理凝胶。另外壳聚糖与金属离子或是其他生物聚合物(例如：还原胶、卡拉胶等)通过静电作用形成离子交联键而成为凝胶。然而，这些壳聚糖水凝胶的形成均需另外加入交联剂，形成的化学性凝胶不具有温度可逆性，形成的物理凝胶虽具有可逆性，但有的稳定性较差，有的凝胶温度不可调控。
发明内容
本发明的目的是提供一种不含任何交联剂，具有可逆的温度响应性的壳聚糖水凝胶及其制备方法。
本发明的壳聚糖水凝胶，其组分及其重量百分比含量为：
壳聚糖 1-5％
氢氧化钾 1-10％
氢氧化钠 0.5-8％
尿素 0.5-6％
其余为水。
壳聚糖水凝胶的制备方法，其步骤为：
1)将脱乙酰度50％～80％、分子量20万～80万的壳聚糖溶解于体积浓度为2-30％乙酸水溶液中，然后加入甲醇和乙酐，壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10-90∶5-85∶0.3-1.5，充分搅拌混合均匀后，静置6-12h，再加入摩尔浓度为0.3-1.5mol/L的碱的乙醇溶液反应形成凝胶；
2)将凝胶过滤，用蒸馏水反复清洗，烘干，得到预处理的壳聚糖；
3)将处理后的壳聚糖分散于质量浓度为0.5-8％氢氧化钠水溶液、质量浓度为1-10％氢氧化钾水溶液和质量浓度为0.5-6％尿素水溶液的混合溶液中，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2，待壳聚糖充分溶胀后，在-10℃～0℃处理12h～24h。
本发明的有益效果在于：
本发明采用具有一定酰化度的壳聚糖直接与碱溶液混合，不添加任何交联剂，经低温处理，即可得到壳聚糖物理水凝胶，制备方法简便。通过对处理时间、原料配比等条件的选择，凝胶点温度可以调控在20℃～30℃，且该凝胶具有可逆的温度响应性，有望用作温敏材料等。
具体实施方式
以下结合具体的实施例对本发明的技术方案做进一步说明：
实施例1：
分子量60万，脱乙酰度50％的壳聚糖加入到体积浓度为30％的乙酸水溶液中，搅拌形成稳定溶液，再向溶液中加入甲醇和乙酐，壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶35∶85∶0.3，混合均匀，充分搅拌，静置12小时，再加入摩尔浓度为0.5mol/L的碱的乙醇溶液沉淀形成凝胶；将凝胶过滤、洗涤、干燥，得到预处理的壳聚糖；然后将预处理获得的壳聚糖搅拌分散于质量浓度为0.5％的氢氧化钠水溶液、质量浓度为8％的氢氧化钾水溶液和质量浓度为0.5％的尿素水溶液的混合溶液中，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2，待壳聚糖充分溶胀后，在-10℃处理12h，即得可逆的温敏性水凝胶，该水凝胶的凝胶点为20-24℃。制备获得的水凝胶在温度高于凝胶点时形成凝胶，温度低于凝胶点时则以溶液状态存在，且这种溶液-凝胶的状态随温度的转变可多次重现。
实施例2：
分子量20万，脱乙酰度70％的壳聚糖加入到体积浓度为20％的乙酸水溶液中形成稳定溶液，再向溶液中加入甲醇和乙酐，壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10∶30∶1.2，混合均匀，充分搅拌，静置6小时，溶液用摩尔浓度为1.5mol/L的碱的乙醇溶液沉淀，将凝胶过滤、洗涤、干燥，得到预处理的壳聚糖；将预处理获得的壳聚糖分散于质量浓度为4％的氢氧化钠水溶液、质量浓度为10％的氢氧化钾水溶液和质量浓度为3.5％的尿素水溶液的混合溶液中，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2，待壳聚糖充分溶胀后，在0℃处理24h，即得可逆的温敏性水凝胶，该水凝胶的凝胶点介于23-27℃。制备获得的水凝胶在温度高于凝胶点时形成凝胶，温度低于凝胶点时则以溶液状态存在，且这种溶液-凝胶的状态随温度的转变可多次重现。
实施例3：
分子量80万，脱乙酰度80％的壳聚糖加入到体积浓度为2％的乙酸水溶液中形成稳定溶液，再向溶液中加入甲醇和乙酐，壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶90∶5∶1.5，混合均匀，充分搅拌，静置9小时，溶液用摩尔浓度为0.3mol/L的碱的乙醇溶液沉淀，将凝胶过滤、洗涤、干燥，得到预处理的壳聚糖；将预处理获得的壳聚糖分散于质量浓度为8％的氢氧化钠水溶液、质量浓度为2％的氢氧化钾水溶液和质量浓度为6％的尿素水溶液的混合溶液中，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2，待壳聚糖充分溶胀后，在-8℃处理16h，即得可逆的温敏性水凝胶，该水凝胶的凝胶点介于25-30℃。制备获得的水凝胶在温度高于凝胶点时形成凝胶，温度低于凝胶点时则以溶液状态存在，且这种溶液-凝胶的状态随温度的转变可多次重现。
Claims (2)
1.一种壳聚糖水凝胶，其特征是它的组分及其重量百分比含量为：
预处理的壳聚糖 1-5％
氢氧化钾 1-10％
氢氧化钠 0.5-8％
尿素 0.5-6％
其余为水；
壳聚糖预处理的方法如下：
1)将脱乙酰度50％～80％、分子量20万～80万的壳聚糖溶解于体积浓度为2-30％乙酸水溶液中，然后加入甲醇和乙酐，壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10-90∶5-85∶0.3-1.5，充分搅拌混合均匀后，静置6-12h，再加入摩尔浓度为0.3-1.5mol/L的碱的乙醇溶液反应形成凝胶；
2)将凝胶过滤，用蒸馏水反复清洗，烘干，得到预处理的壳聚糖。
2.根据权利要求1所述的壳聚糖水凝胶的制备方法，其特征是步骤为：
1)将脱乙酰度50％～80％、分子量20万～80万的壳聚糖溶解于体积浓度为2-30％乙酸水溶液中，然后加入甲醇和乙酐，壳聚糖∶乙酸∶甲醇∶乙酐的重量比为1∶10-90∶5-85∶0.3-1.5，充分搅拌混合均匀后，静置6-12h，再加入摩尔浓度为0.3-1.5mol/L的碱的乙醇溶液反应形成凝胶；
2)将凝胶过滤，用蒸馏水反复清洗，烘干，得到预处理的壳聚糖；
3)将处理后的壳聚糖分散于质量浓度为0.5-8％氢氧化钠水溶液、质量浓度为1-10％氢氧化钾水溶液和质量浓度为0.5-6％尿素水溶液的混合溶液中，氢氧化钠水溶液、氢氧化钾水溶液和尿素水溶液的体积比为1∶1∶0.2，待壳聚糖充分溶胀后，在-10℃～0℃处理12h～24h。
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