CN103013106A - 一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶的制备方法 - Google Patents
一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶的制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明提供一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶的制备方法，所述水凝胶中含有γ-聚谷氨酸、普鲁兰多糖和水。所述制备方法包括以下步骤：将8-20％的γ-聚谷氨酸溶解于蒸馏水中，得到第一反应溶液；根据γ-聚谷氨酸与普鲁兰多糖的不同配比加入普鲁兰多糖，得到第二反应溶液；向第二反应溶液中加入交联剂，搅拌均匀，调节体系的pH，50℃下反应24h。按上述方法制备的γ-聚谷氨酸复合水凝胶对盐水具有很好的吸附性能。该水凝胶适用于盐水环境，尤其适用于土壤、汗水、血液等环境。
Description
技术领域
本发明涉及复合水凝胶领域，具体涉及一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶及其制备方法。
背景技术
γ-聚谷氨酸是由微生物合成的一种细胞外生物高分子氨基酸聚合物，经化学交联剂、γ-射线照射或其他方式交联可形成具有三维网络结构的高吸水凝胶，具有吸水性、吸湿性和保水等性能，可吸收自身质量数百倍至数千倍的水量，吸水后膨胀，加压后水分不会脱去，还具有可再生性和生物可降解性能，是一种对自然环境友好的保水性材料。可应用于农业、食品、化妆品、卫生用品、生物医学等领域。
但在使用中普遍发现，水凝胶对纯水的吸收可以到达数千倍，但一旦涉及到盐水，其吸收能力快速下降。在实际应用过程中，大多数情况下都处于一定浓度的离子环境中，因此提高水凝胶对离子溶液的吸收性能是亟待解决的一个问题。
共混复合交联是改善γ-聚谷氨酸水凝胶性能简单且有效的方法，也是γ-聚谷氨酸水凝胶研究的热点，其中一种共混方法是将10％的γ-聚谷氨酸反应液加入到聚丙烯酰胺和N，N′亚甲基双丙烯酰胺配比为29∶1的反应溶液中，加入促进剂和引发剂，抽真空，自由基聚合得到半互穿网络水凝胶。表现出对pH和温度的敏感性，但耐盐性未提及(Materials Letters，2006，60：1390-1393)。另一种共混方法是壳聚糖胺基与γ-聚谷氨酸上的羧基按[-NH2]∶[-COOH]＝75∶25，50∶50，25∶75的摩尔比配制壳聚糖和γ-聚谷氨酸混合溶液，加入1％的乙酸溶液，通过-NH2和-COOH间复杂的脱乙酰反应得到聚合电解质水凝胶，该凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌表现出抗菌活性(Carbohydrate Research，2010，345：1774-1780)。还有一种方法是将γ-聚谷氨酸与聚乙烯醇分别按1∶1、2∶3、3∶7、1∶4、1∶9配比混合，3000rpm下离心5min，靠高分子链之间的氢键作用形成凝胶，复合凝胶比纯聚乙烯醇凝胶具有更好的热稳定性、机械性能和血液相容性(Colloids and Surfaces B：Biointerfaces，2006，47：43-49)。
这些制备方法有的需要复杂的反应条件及制备操作过程，有的则在性能和强度方面存在缺陷，γ-聚谷氨酸复合凝胶的耐盐性均未得到明显的提高。
发明内容
本发明提供了一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶。
本发明还提供了一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶的制备方法。具体制备的方法包括：称取一定量的γ-聚谷氨酸溶解于蒸馏水中，得到8-20％γ-聚谷氨酸第一反应溶液；按γ-聚谷氨酸与普鲁兰多糖质量比0.5-4∶1的配比将普鲁兰多糖加入第一反应溶液中，得到第二反应溶液；在第二反应溶液中加入交联剂，交联剂用量为γ-聚谷氨酸用量的40％-60％，搅拌均匀，调节反应溶液pH环境为2-12，在50℃恒温条件下反应24h；反应结束后将形成的水凝胶取出。
本发明利用生物高分子普鲁兰多糖分子链上的非离子型亲水羟基，提高γ-聚谷氨酸水凝胶在盐水中的吸收倍率。具有操作简单，反应条件易于控制，所需材料安全环保易降解的优点。由本发明制得的水凝胶适用于不仅要求水凝胶具有一定吸水性且兼具耐盐性、生物相容性的场合，尤其适用于药物载体、创伤敷料、植物保水剂等领域。
具体实施方法
实施例1：γ-聚谷氨酸1.6g，加水18.4g，充分搅拌，然后加入普鲁兰多糖3.2g，乙二醇二缩水甘油醚1.28g，充分搅拌溶解调节反应液pH为4，50℃下恒温反应24h。取出水凝胶溶于生理盐水中，溶胀平衡，吸水倍率为53倍。
实施例2：γ-聚谷氨酸3.2g，加水16.8g，充分搅拌，然后加入普鲁兰多糖1.6g，乙二醇二缩水甘油醚1.28g，充分搅拌溶解调节反应液pH为6，50℃下恒温反应24h。取出水凝胶溶于蒸馏水中，溶胀平衡，吸水倍率为260倍。
实施例3：γ-聚谷氨酸3.2g，加水16.8g，充分搅拌，然后加入普鲁兰多糖6.4g，乙二醇二缩水甘油醚1.92g，充分搅拌溶解调节反应液pH为4，50℃下恒温反应24h。取出水凝胶溶于生理盐水中，溶胀平衡，吸水倍率为37倍。
实施例4：γ-聚谷氨酸3.2g，加水16.8g，充分搅拌，然后加入普鲁兰多糖3.2g，乙二醇二缩水甘油醚1.28g，充分搅拌溶解调节反应液pH为8，50℃下恒温反应24h。取出水凝胶溶于生理盐水中，溶胀平衡，吸水倍率为130倍。
实施例5：γ-聚谷氨酸3.2g，加水23.5g，充分搅拌，然后加入普鲁兰多糖1.6g，乙二醇二缩水甘油醚1.6g，充分搅拌溶解调节反应液pH为2，50℃下恒温反应24h。取出水凝胶溶于生理盐水中，溶胀平衡，吸水倍率为149倍。
实施例6：γ-聚谷氨酸6.4g，加水25.6g，充分搅拌，然后加入普鲁兰多糖1.6g，乙二醇二缩水甘油醚1.28g，充分搅拌溶解调节反应液pH为12，50℃下恒温反应24h。取出水凝胶溶于生理盐水中，溶胀平衡，吸水倍率为160倍。
Claims (8)
1.一种γ-聚谷氨酸/普鲁兰多糖复合水凝胶，含有γ-聚谷氨酸、普鲁兰多糖和水。
2.根据权利要求1所述的水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
取γ-聚谷氨酸溶解于蒸馏水中，得到γ-聚谷氨酸第一反应溶液；按γ-聚谷氨酸与普鲁兰多糖质量比0.5-4∶1的配比将普鲁兰多糖加入第一反应溶液中，得到第二反应溶液；在第二反应溶液中加入交联剂，搅拌均匀，调节反应溶液pH环境为2-12，在50℃恒温条件下反应24h；反应结束后将形成的水凝胶取出。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸浓度为8-20％。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述γ-聚谷氨酸与普鲁兰多糖的质量比为1∶2、1∶1、2∶1、3∶1或4∶1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂为乙二醇二缩水甘油醚。
6.根据权利要求2和5所述的制备方法，其特征在于，所述交联剂乙二醇二缩水甘油醚的用量为γ-聚谷氨酸用量的40％-60％。
7.根据权利要求2、5和6所述的制备方法，其特征在于，所述反应温度为50℃。
8.根据权利要求2、5、6、7所述的制备方法，其特征在于，所述反应时间为24h。
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