CN114409928B - 一种高弹性模量的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 - Google Patents
一种高弹性模量的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114409928B CN114409928B CN202210115494.2A CN202210115494A CN114409928B CN 114409928 B CN114409928 B CN 114409928B CN 202210115494 A CN202210115494 A CN 202210115494A CN 114409928 B CN114409928 B CN 114409928B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- hydrogel
- polysaccharide
- metal ion
- weight ratio
- solution
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 title claims abstract description 81
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 title claims abstract description 36
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims description 22
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 65
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 claims abstract description 44
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 claims abstract description 44
- 229910021645 metal ion Inorganic materials 0.000 claims abstract description 40
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims abstract description 34
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 claims abstract description 29
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 claims abstract description 11
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 claims abstract 24
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 51
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 29
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 17
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 17
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 14
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 claims description 13
- 239000012266 salt solution Substances 0.000 claims description 12
- DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N acetic acid;2,3,4,5,6-pentahydroxyhexanal;sodium Chemical compound [Na].CC(O)=O.OCC(O)C(O)C(O)C(O)C=O DPXJVFZANSGRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 235000019812 sodium carboxymethyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 8
- 229920001027 sodium carboxymethylcellulose Polymers 0.000 claims description 8
- 239000003814 drug Substances 0.000 claims description 7
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 7
- 230000002496 gastric effect Effects 0.000 claims description 6
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 claims description 5
- 229920001661 Chitosan Polymers 0.000 claims description 5
- 229920002307 Dextran Polymers 0.000 claims description 5
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 claims description 5
- 125000002057 carboxymethyl group Chemical group [H]OC(=O)C([H])([H])[*] 0.000 claims description 5
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 claims description 5
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims description 5
- 239000002250 absorbent Substances 0.000 claims description 4
- 230000002745 absorbent Effects 0.000 claims description 4
- 235000019627 satiety Nutrition 0.000 claims description 4
- 230000036186 satiety Effects 0.000 claims description 4
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims description 3
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims description 3
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 3
- WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N Glucose Natural products OC[C@H]1OC(O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@@H]1O WQZGKKKJIJFFOK-GASJEMHNSA-N 0.000 claims description 2
- 208000008589 Obesity Diseases 0.000 claims description 2
- 239000008280 blood Substances 0.000 claims description 2
- 210000004369 blood Anatomy 0.000 claims description 2
- 235000019577 caloric intake Nutrition 0.000 claims description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 2
- 238000013270 controlled release Methods 0.000 claims description 2
- 235000012631 food intake Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000008103 glucose Substances 0.000 claims description 2
- 230000006377 glucose transport Effects 0.000 claims description 2
- 235000015097 nutrients Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000020824 obesity Nutrition 0.000 claims description 2
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 claims 2
- 239000002417 nutraceutical Substances 0.000 claims 1
- 235000021436 nutraceutical agent Nutrition 0.000 claims 1
- 239000000825 pharmaceutical preparation Substances 0.000 claims 1
- 229940127557 pharmaceutical product Drugs 0.000 claims 1
- 230000002378 acidificating effect Effects 0.000 abstract description 2
- 230000009471 action Effects 0.000 abstract description 2
- 150000004804 polysaccharides Chemical class 0.000 description 20
- RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K iron trichloride Chemical compound Cl[Fe](Cl)Cl RBTARNINKXHZNM-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 16
- 239000008213 purified water Substances 0.000 description 16
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N iron Substances [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 7
- OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N Methanol Chemical compound OC OKKJLVBELUTLKV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 239000000499 gel Substances 0.000 description 6
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 5
- KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N Isopropanol Chemical compound CC(C)O KFZMGEQAYNKOFK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L Calcium chloride Chemical compound [Cl-].[Cl-].[Ca+2] UXVMQQNJUSDDNG-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 150000001768 cations Chemical class 0.000 description 3
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 3
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 3
- 210000001035 gastrointestinal tract Anatomy 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- 238000005303 weighing Methods 0.000 description 3
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 239000003431 cross linking reagent Substances 0.000 description 2
- -1 iron ion Chemical class 0.000 description 2
- BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N propan-1-ol Chemical compound CCCO BDERNNFJNOPAEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 2
- SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 5-bromo-2-(trifluoromethoxy)pyridine Chemical compound FC(F)(F)OC1=CC=C(Br)C=N1 SQDAZGGFXASXDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920001817 Agar Polymers 0.000 description 1
- 229920001287 Chondroitin sulfate Polymers 0.000 description 1
- 229920001503 Glucan Polymers 0.000 description 1
- 229920002488 Hemicellulose Polymers 0.000 description 1
- HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N Heparin Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(COS(O)(=O)=O)C1OC1C(OS(O)(=O)=O)C(O)C(OC2C(C(OS(O)(=O)=O)C(OC3C(C(O)C(O)C(O3)C(O)=O)OS(O)(=O)=O)C(CO)O2)NS(O)(=O)=O)C(C(O)=O)O1 HTTJABKRGRZYRN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000057 Mannan Polymers 0.000 description 1
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 239000008272 agar Substances 0.000 description 1
- 239000000783 alginic acid Substances 0.000 description 1
- 235000010443 alginic acid Nutrition 0.000 description 1
- 229920000615 alginic acid Polymers 0.000 description 1
- 229960001126 alginic acid Drugs 0.000 description 1
- 150000004781 alginic acids Chemical class 0.000 description 1
- 239000000883 anti-obesity agent Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 210000001124 body fluid Anatomy 0.000 description 1
- 239000010839 body fluid Substances 0.000 description 1
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 1
- 239000001110 calcium chloride Substances 0.000 description 1
- 229910001628 calcium chloride Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000679 carrageenan Substances 0.000 description 1
- 235000010418 carrageenan Nutrition 0.000 description 1
- 229920001525 carrageenan Polymers 0.000 description 1
- 229940113118 carrageenan Drugs 0.000 description 1
- 238000010382 chemical cross-linking Methods 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 229940059329 chondroitin sulfate Drugs 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 238000004090 dissolution Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229960002089 ferrous chloride Drugs 0.000 description 1
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 1
- 235000019525 fullness Nutrition 0.000 description 1
- 239000007863 gel particle Substances 0.000 description 1
- 239000011521 glass Substances 0.000 description 1
- 229920000669 heparin Polymers 0.000 description 1
- 229960002897 heparin Drugs 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 239000010842 industrial wastewater Substances 0.000 description 1
- 230000000968 intestinal effect Effects 0.000 description 1
- NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L iron dichloride Chemical compound Cl[Fe]Cl NMCUIPGRVMDVDB-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 239000001814 pectin Substances 0.000 description 1
- 229920001277 pectin Polymers 0.000 description 1
- 235000010987 pectin Nutrition 0.000 description 1
- 239000002798 polar solvent Substances 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 230000002035 prolonged effect Effects 0.000 description 1
- 238000007873 sieving Methods 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 description 1
- 238000003892 spreading Methods 0.000 description 1
- 230000007480 spreading Effects 0.000 description 1
- 210000002784 stomach Anatomy 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000013268 sustained release Methods 0.000 description 1
- 239000012730 sustained-release form Substances 0.000 description 1
- 230000002522 swelling effect Effects 0.000 description 1
- 229920001285 xanthan gum Polymers 0.000 description 1
- 239000000230 xanthan gum Substances 0.000 description 1
- 235000010493 xanthan gum Nutrition 0.000 description 1
- 229940082509 xanthan gum Drugs 0.000 description 1
- UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L zinc;1-(5-cyanopyridin-2-yl)-3-[(1s,2s)-2-(6-fluoro-2-hydroxy-3-propanoylphenyl)cyclopropyl]urea;diacetate Chemical compound [Zn+2].CC([O-])=O.CC([O-])=O.CCC(=O)C1=CC=C(F)C([C@H]2[C@H](C2)NC(=O)NC=2N=CC(=CC=2)C#N)=C1O UHVMMEOXYDMDKI-JKYCWFKZSA-L 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
- C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
- C08J3/075—Macromolecular gels
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23L—FOODS, FOODSTUFFS, OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES, NOT COVERED BY SUBCLASSES A21D OR A23B-A23J; THEIR PREPARATION OR TREATMENT, e.g. COOKING, MODIFICATION OF NUTRITIVE QUALITIES, PHYSICAL TREATMENT; PRESERVATION OF FOODS OR FOODSTUFFS, IN GENERAL
- A23L33/00—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof
- A23L33/10—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives
- A23L33/125—Modifying nutritive qualities of foods; Dietetic products; Preparation or treatment thereof using additives containing carbohydrate syrups; containing sugars; containing sugar alcohols; containing starch hydrolysates
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K47/00—Medicinal preparations characterised by the non-active ingredients used, e.g. carriers or inert additives; Targeting or modifying agents chemically bound to the active ingredient
- A61K47/30—Macromolecular organic or inorganic compounds, e.g. inorganic polyphosphates
- A61K47/36—Polysaccharides; Derivatives thereof, e.g. gums, starch, alginate, dextrin, hyaluronic acid, chitosan, inulin, agar or pectin
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
- A61K—PREPARATIONS FOR MEDICAL, DENTAL OR TOILETRY PURPOSES
- A61K9/00—Medicinal preparations characterised by special physical form
- A61K9/06—Ointments; Bases therefor; Other semi-solid forms, e.g. creams, sticks, gels
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
- C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
-
- A—HUMAN NECESSITIES
- A23—FOODS OR FOODSTUFFS; TREATMENT THEREOF, NOT COVERED BY OTHER CLASSES
- A23V—INDEXING SCHEME RELATING TO FOODS, FOODSTUFFS OR NON-ALCOHOLIC BEVERAGES AND LACTIC OR PROPIONIC ACID BACTERIA USED IN FOODSTUFFS OR FOOD PREPARATION
- A23V2002/00—Food compositions, function of food ingredients or processes for food or foodstuffs
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
- C08J2301/08—Cellulose derivatives
- C08J2301/26—Cellulose ethers
- C08J2301/28—Alkyl ethers
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
- C08J2305/02—Dextran; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
- C08J2305/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2301/00 or C08J2303/00
- C08J2305/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08K—Use of inorganic or non-macromolecular organic substances as compounding ingredients
- C08K3/00—Use of inorganic substances as compounding ingredients
- C08K3/01—Use of inorganic substances as compounding ingredients characterized by their specific function
- C08K3/011—Crosslinking or vulcanising agents, e.g. accelerators
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Medicinal Chemistry (AREA)
- Polymers & Plastics (AREA)
- Animal Behavior & Ethology (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Pharmacology & Pharmacy (AREA)
- Epidemiology (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Public Health (AREA)
- Veterinary Medicine (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Mycology (AREA)
- Nutrition Science (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Food Science & Technology (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
- Processes Of Treating Macromolecular Substances (AREA)
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
Abstract
本发明涉及一种高弹性模量的聚合物水凝胶，由多糖和多价金属离子交联而成，多价金属离子与多糖的重量比为0.01‑1％：1，所述水凝胶的弹性模量不低于1000kPa，优选为不低于3000kpa。本发明通过将多糖在醇水溶液的作用下空间结构半舒展完成分子内的交联，再加入多价金属离子实现多糖与金属离子分子间交联，内外兼顾，制得的水凝胶在酸性和弱碱性条件下均具有较高的溶胀率，膨胀时间短(30min达到溶胀平衡)，膨胀持续时间长(溶胀率不低于80g/g时间不低于3h)。
Description
技术领域
本发明属于医药领域，具体涉及一种高耐酸性能的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用。
背景技术
聚合物凝胶是由三维网络结构的聚合物和溶胀介质构成，网络可以吸收介质而溶胀。以水为溶胀介质的凝胶称为聚合物水凝胶(Hydrogel)。聚合物水凝胶的三维网络结构一般通过化学交联、物理交联、化学/物理交联形成。聚合物水凝胶遇水溶胀的特性使其在胃肠道部位也会因吸收体液而溶胀，进而占据胃部、肠道的容积。因此，聚合物水凝胶常被用于胃肠道的填充剂，以增加饱腹感，因此常被用于制备减肥药物。
现有技术通常是先将多糖与交联剂交联，再通过溶解、极性溶剂(如水、丙酮、乙醇)浸泡洗涤、干燥等工艺获得聚合物水凝胶。但通常存在两个问题，一是多糖与交联剂较难混合均匀，导致溶胀率和弹性模量不高，二是在溶解、洗涤过程不仅会消耗大量的水(约为凝胶本身初始体积的10-20倍)，导致后续干燥时间延长，生产效率较低。因此需进一步研究高溶胀率、高弹性模量和高效生产的聚合物水凝胶制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高弹性模量的聚合物水凝胶，由多糖和多价金属离子交联而成，多价金属离子与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述水凝胶的弹性模量不低于1000kPa，优选为不低于3000kpa。
本发明优选的技术方案，所述水凝胶在pH 1.5-3中的溶胀率不低于80g/g，优选不低于100g/g。
本发明优选的技术方案，所述水凝胶在pH6-8条件下溶胀率不低于90g/g，优选不低于100g/g。
本发明优选的技术方案，所述多糖选自纤维素及其衍生物、半纤维素及其衍生物、淀粉及其衍生物、果胶及其衍生物、壳聚糖及其衍生物、肝素及其衍生物、硫酸软骨素及其衍生物、琼脂及其衍生物、海藻酸及其衍生物、角叉藻聚糖及其衍生物、D-葡聚糖及其衍生物、D-半乳聚糖及其衍生物、甘露聚糖及其衍生物、右旋糖酐及其衍生物、黄原胶及其衍生物中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述多糖选自羧甲基纤维素、羧甲基壳聚糖、羧甲基淀粉、羧甲基葡聚糖。
本发明优选的技术方案，所述多价金属离子选自二价金属阳离子、三价金属阳离子、四价金属阳离子中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述多价金属离子选自Mg2+、Ca2+、Ba2+、Cu2+、Ni2+、Zn2+、Pb2+、Fe2+、Fe3+、Al3+、Cr3+、Zr4+中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述水凝胶由羧甲基纤维素及其盐和Fe3+交联而成，Fe3+与羧甲基纤维素及其盐的重量比为0.01-1％：1。
本发明优选的技术方案，所述水凝胶的制备方法包括下述步骤：
(1)将醇水溶液、多价金属离子盐溶液与多糖混合后制成湿颗粒；所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述醇水溶液和多糖的重量比为1-10:1；
(2)将制成的湿颗粒在40-140℃干燥8-24h，即得。
本发明优选的技术方案，所述醇水溶液的浓度为1-30％(w/w)，优选为5-25％(w/w)，优选为8-15％(w/w)。
本发明优选的技术方案，所述醇水溶液和多糖的重量比为2-8:1，优选为3-5：1。
本发明优选的技术方案，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.01-1％，优选为0.05-0.8％，优选为0.1-0.5％。
本发明优选的技术方案，所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.05-0.8％：1，优选为0.1-0.5％：1。
本发明优选的技术方案，所述干燥分为二次干燥。
本发明优选的技术方案，所述一次干燥温度为50-70℃。
本发明优选的技术方案，所述二次干燥温度为120-130℃。
本发明优选的技术方案，所述一次干燥时间为6-15h，优选为8-10h。
本发明优选的技术方案，所述二次干燥时间为1-8h，优选为2-4h。
本发明优选的技术方案，所述步骤(1)或步骤(2)的粉碎至过20目筛，优选为过40目。
本发明的另一目的在于提供一种高弹性模量的聚合物水凝胶的制备方法，所述水凝胶由多糖和金属离子交联而成，金属离子与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述水凝胶在模拟胃液中的溶胀率不低于80g/g，弹性模量不低于1000kPa，所述水凝胶的制备方法具体包括：
(1)将醇水溶液、多价金属离子盐溶液与多糖混合后制成湿颗粒；所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述醇水溶液和多糖的重量比为1-10:1；
(2)将制成的湿颗粒在40-140℃干燥8-24h，即得。
本发明优选的技术方案，所述醇水溶液的浓度为1-30％(w/w)，优选为5-25％(w/w)，优选为8-15％(w/w)。
本发明优选的技术方案，所述醇水溶液和多糖的重量比为2-8:1，优选为3-5：1。
本发明优选的技术方案，所述醇为甲醇、乙醇、丙醇、异丙醇中的任一种或其组合。
本发明优选的技术方案，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.01-1％，优选为0.05-0.8％，优选为0.1-0.5％。
本发明优选的技术方案，所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.05-0.8％：1，优选为0.1-0.5％：1。
本发明优选的技术方案，所述干燥分为二次干燥。
本发明优选的技术方案，所述一次干燥温度为50-70℃。
本发明优选的技术方案，所述二次干燥温度为120-130℃。
本发明优选的技术方案，所述一次干燥时间为6-15h，优选为8-10h。
本发明优选的技术方案，所述二次干燥时间为1-8h，优选为2-4h。
本发明优选的技术方案，所述步骤(1)或步骤(2)的粉碎至过20目筛，优选为过40目。
本发明的另一目的在于提供本发明所述的高弹性模量和高溶胀率的聚合物水凝胶用于制备保持饱腹感制品中的应用。
本发明优选的技术方案，所述保持饱腹感制品包括用于治疗肥胖、减少食物或卡路里摄取的药品、保健品中的任一种。
本发明优选的技术方案，所述保持饱腹感制品的用量为每日1-2次，每次1.5-4.5g。
本发明的另一目的在于提供本发明所述的高弹性模量和高溶胀率的聚合物水凝胶用于制备与水溶液接触时能够溶胀的吸收性材料的用途。
本发明优选的技术方案，所述应用包括用于制备药物缓释剂、农业、水处理中的任一种。
本发明优选的技术方案，所述应用包括从身体除去水或水溶液的装置和药物、用于农业中控制释放水、营养物或植物药物的装置、用于个人和家庭卫生的吸收性产品、与水或水溶液接触时改变其大小的玩具和装置、生物医学装置、和能够在眼科学中缓慢释放液体的聚合物膜中的任一种。
本发明优选的技术方案，所述应用包括减慢葡萄糖运输，由此降低血糖峰值。
除非另有说明，本发明涉及液体与液体之间的百分比时，所述的百分比为体积/体积百分比；本发明涉及液体与固体之间的百分比时，所述百分比为体积/重量百分比；本发明涉及固体与液体之间的百分比时，所述百分比为重量/体积百分比；其余为重量/重量百分比。
除非另有说明，本发明采用下述检测方法：
1.溶胀率(Q)
取样品1.0g，精密称定，记作W0。将样品转移至500mL烧杯中，加入200mL模拟胃液(pH2)或模拟肠液(pH6.8)，置于37℃恒温水浴锅中溶胀一定时间。称出不锈钢筛的质量W1，将吸水后的样品倒入40目筛中，滤水，静置10min，称重W2，结果按下式计算：
2.弹性模量(E)
称取3g的样品，置于2000L烧杯中，加入1L溶胀介质，玻璃棒搅拌使其分散，然后室温静置溶胀30min。用不锈钢筛过滤，倾斜滤水10min，取筛网上凝胶颗粒装入100ml注射器中，体积约50ml。在初始负荷(注射器推杆)下保持5min以挤出凝胶表面及颗粒间的水分，记录初始体积V0，然后增加负荷至Wi，并保持5min后记录相应的体积Hi。作应力(Wi/A)(A为100ml注射器内横截面积)对应变(Vi/V0)图，斜率即为该凝胶的体积模量。
与现有技术相比，本发明具有下述有益技术效果：
1、本发明通过将多糖在醇水溶液的作用下空间结构半舒展完成分子内的交联，再加入多价金属离子实现多糖与金属离子分子间交联，内外兼顾，制得的水凝胶在酸性和弱碱性条件下均具有较高的溶胀率，膨胀时间短(30min达到溶胀平衡)，膨胀持续时间长(溶胀率不低于80g/g时间不低于5h)。
2、本发明制备工艺简单，干燥时间显著缩短(8-12h)，无工业废水产生，生产效率高，同时不使用柠檬酸，用于工业化生产。
附图说明
图1本发明制备聚合物水凝胶的工艺流程图
图2实施例2制备的聚合物水凝胶的SEM图
图3实施例1-3、对比例1-2制备的聚合物水凝胶在pH 2和pH 6.8条件下的30min溶胀率对比
图4实施例1-3、对比例1-2制备的聚合物水凝胶的弹性模量对比
图5实施例1-3、对比例1-2制备的聚合物水凝胶的膨胀持续时间对比
具体实施方式
以下参照实施例说明本发明，但本发明不局限于实施例。
实施例1本发明聚合物水凝胶的制备
(1)将1kg乙醇、12kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液；将6g三氯化铁、6kg纯化水配成三氯化铁溶液；将醇水溶液、三氯化铁溶液与6kg羧甲基纤维素钠制成湿颗粒；
(2)将湿颗粒在70℃下一次干燥8h，然后120℃下二次干燥2h，即得。
实施例2本发明聚合物水凝胶的制备
(1)将1kg乙醇、12kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液；将6g三氯化铁、6kg纯化水配成三氯化铁溶液；将醇水溶液、三氯化铁溶液与与6kg羧甲基纤维素钠混合制成湿颗粒；
(2)将湿颗粒在80℃下一次干燥8h，然后130℃下二次干燥2h，即得。水凝胶的SEM图详见图2。
实施例3本发明聚合物水凝胶的制备
(1)将2kg乙醇、16kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液；将6g三氯化铁、6g氯化亚铁、6kg纯化水配成铁离子溶液；将醇水溶液、铁离子溶液与6kg羧甲基纤维素钠混合制成湿颗粒；
(2)将湿颗粒在70℃下一次干燥8h，然后130℃下二次干燥2h，即得。
实施例4本发明聚合物水凝胶的制备
(1)将1kg乙醇、12kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液；将6g三氯化铁、6kg纯化水配成三氯化铁溶液；将醇水溶液、三氯化铁溶液与6kg羧甲基葡聚糖混合制成湿颗粒；
(2)将湿颗粒在70℃下一次干燥8h，然后110℃下二次干燥2h，即得。
实施例5本发明聚合物水凝胶的制备
(1)将1kg乙醇、12kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液；将6g氯化钙、6kg纯化水配成氯化钙溶液；将醇水溶液、氯化钙溶液与6kg羧甲基壳聚糖混合制成湿颗粒；
(2)将湿颗粒在70℃下一次干燥8h，然后120℃下二次干燥2h，即得。
实施例6本发明聚合物水凝胶的制备
(1)将3kg乙醇、21kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液；将6g三氯化铁、6kg纯化水配成三氯化铁溶液；将醇水溶液、三氯化铁溶液与6kg羧甲基纤维素钠混合，制成湿颗粒；
(2)将湿颗粒在70℃下一次干燥10h，然后130℃下二次干燥2h，即得。
对比例1
(1)将1kg乙醇、12kg纯化水混合均匀，配成醇水溶液，与6kg羧甲基纤维素钠制成湿颗粒，在70℃下干燥8h，粉碎，得到混合物；
(2)将6g三氯化铁、6kg纯化水配成铁溶液，喷入第(1)步所得的混合物中，在120℃下干燥4h，即得。
对比例2
(1)称取纯化水90kg，投入到不锈钢桶中，开启搅拌，将柠檬酸0.54g投入纯化水中搅拌5分钟，投入羧甲基纤维素钠2.7kg，溶解，120℃干燥24小时，将待粉碎的物料过40目筛粉碎；
(2)称取8.1g的三氯化铁，配成三氯化铁水溶液，与颗粒均匀混合，平铺在烘盘中，100℃干燥8h，即得。
试验例1
检测实施例1-3、对比例1-2制备的聚合物水凝胶在模拟胃液(pH2)和pH 6.8中的30min溶胀率、弹性模量以及在模拟胃液中的膨胀持续时间，膨胀持续时间指聚合物水凝胶在模拟胃液中溶胀率不低于80g/g持续的时间，见图3-5。
以上对本发明具体实施方式的描述并不限制本发明，本领域技术人员可以根据本发明作出各种改变或变形，只要不脱离本发明的精神，均应属于本发明权利要求保护的范围。
Claims (50)
1.一种高弹性模量的聚合物水凝胶，其特征在于，由多糖和多价金属离子交联而成，多价金属离子与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述水凝胶的弹性模量不低于1000kPa，
所述水凝胶的制备方法包括下述步骤：
(1)将醇水溶液、多价金属离子盐溶液与多糖混合后制成湿颗粒；所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述醇水溶液和多糖的重量比为1-10:1；
(2)将制成的湿颗粒在40-140℃干燥8-24h，即得；
所述多糖选自羧甲基纤维素钠、羧甲基葡聚糖、羧甲基壳聚糖中的任一种或其组合，
所述多价金属离子选自Ca 2+、Fe 3+中的任一种或其组合，
所述醇水溶液的浓度为1-30％w/w，
所述醇为乙醇。
2.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶的弹性模量不低于3000kpa。
3.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶在pH1.5-3中的溶胀率不低于80g/g。
4.如权利要求3所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶在pH1.5-3中的溶胀率不低于100g/g。
5.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶在pH6-8条件下溶胀率不低于90g/g。
6.如权利要求5所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶在pH6-8条件下溶胀率不低于100g/g。
7.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述水凝胶由羧甲基纤维素及其盐和Fe 3+交联而成，Fe3+与羧甲基纤维素及其盐的重量比为0.01-1％：1。
8.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述醇水溶液的浓度为5-25％w/w。
9.如权利要求8所述的水凝胶，其特征在于，所述醇水溶液的浓度为8-15％w/w。
10.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述醇水溶液和多糖的重量比为2-8:1。
11.如权利要求10所述的水凝胶，其特征在于，所述醇水溶液和多糖的重量比为3-5：1。
12.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.01-1％。
13.如权利要求12所述的水凝胶，其特征在于，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.05-0.8％。
14.如权利要求13所述的水凝胶，其特征在于，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.1-0.5％。
15.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.05-0.8％：1。
16.如权利要求15所述的水凝胶，其特征在于，所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.1-0.5％：1。
17.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述干燥分为二次干燥。
18.如权利要求17所述的水凝胶，其特征在于，一次干燥温度为50-70℃。
19.如权利要求17所述的水凝胶，其特征在于，所述二次干燥温度为120-130℃。
20.如权利要求17所述的水凝胶，其特征在于，一次干燥时间为6-15h。
21.如权利要求20所述的水凝胶，其特征在于，所述一次干燥时间为8-10h。
22.如权利要求17所述的水凝胶，其特征在于，所述二次干燥时间为1-8h。
23.如权利要求22所述的水凝胶，其特征在于，所述二次干燥时间为2-4h。
24.如权利要求1所述的水凝胶，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)的粉碎至过20目筛。
25.如权利要求24所述的水凝胶，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)的粉碎至过40目。
26.如权利要求1-25任一项所述的高弹性模量的聚合物水凝胶的制备方法，其特征在于，所述水凝胶由多糖和金属离子交联而成，金属离子与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述水凝胶在模拟胃液中的溶胀率不低于80g/g，弹性模量不低于1000kPa，所述水凝胶的制备方法具体包括：
(1)将醇水溶液、多价金属离子盐溶液与多糖混合后制成湿颗粒；所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.01-1％：1，所述醇水溶液和多糖的重量比为1-10:1；
(2)将制成的湿颗粒在40-140℃干燥8-24h，即得；
所述多糖选自羧甲基纤维素钠、羧甲基葡聚糖、羧甲基壳聚糖中的任一种或其组合，
所述多价金属离子选自Ca2+、Fe3+中的任一种或其组合，
所述醇水溶液的浓度为1-30％w/w，
所述醇为乙醇。
27.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述醇水溶液的浓度为5-25％w/w。
28.如权利要求27所述的方法，其特征在于，所述醇水溶液的浓度为8-15％w/w。
29.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述醇水溶液和多糖的重量比为2-8:1。
30.如权利要求29所述的方法，其特征在于，所述醇水溶液和多糖的重量比为3-5：1。
31.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.01-1％。
32.如权利要求31所述的方法，其特征在于，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.05-0.8％。
33.如权利要求32所述的方法，其特征在于，所述多价金属离子盐溶液的浓度为0.1-0.5％。
34.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.05-0.8％：1。
35.如权利要求34所述的方法，其特征在于，所述多价金属离子盐与多糖的重量比为0.1-0.5％：1。
36.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述干燥分为二次干燥。
37.如权利要求36所述的方法，其特征在于，一次干燥温度为50-70℃。
38.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述二次干燥温度为120-130℃。
39.如权利要求36所述的方法，其特征在于，一次干燥时间为6-15h。
40.如权利要求39所述的方法，其特征在于，所述一次干燥时间为8-10h。
41.如权利要求36所述的方法，其特征在于，所述二次干燥时间为1-8h。
42.如权利要求41所述的方法，其特征在于，所述二次干燥时间为2-4h。
43.如权利要求26所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)的粉碎至过20目筛。
44.如权利要求43所述的方法，其特征在于，所述步骤(1)或步骤(2)的粉碎至过40目。
45.如权利要求1-25任一项所述的聚合物水凝胶或如权利要求26-44任一项所述的方法制备得到的聚合物水凝胶用于制备保持饱腹感制品中的应用。
46.如权利要求45所述的应用，其特征在于，所述保持饱腹感制品包括用于治疗肥胖、减少食物或卡路里摄取的药品、保健品中的任一种。
47.如权利要求45所述的应用，其特征在于，所述保持饱腹感制品的用量为每日1-2次，每次1.5-4.5g。
48.如权利要求1-25任一项所述的聚合物水凝胶或如权利要求26-44任一项所述的方法制备得到的聚合物水凝胶用于制备与水溶液接触时能够溶胀的吸收性材料的用途。
49.如权利要求48所述的用途，其特征在于，所述用途包括从身体除去水或水溶液的装置和药物、用于农业中控制释放水、营养物或植物药物的装置、用于个人和家庭卫生的吸收性产品、与水或水溶液接触时改变其大小的玩具和装置、生物医学装置、和能够在眼科学中缓慢释放液体的聚合物膜中的任一种。
50.如权利要求49所述的用途，其特征在于，所述用途包括减慢葡萄糖运输，由此降低血糖峰值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210115494.2A CN114409928B (zh) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | 一种高弹性模量的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210115494.2A CN114409928B (zh) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | 一种高弹性模量的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114409928A CN114409928A (zh) | 2022-04-29 |
| CN114409928B true CN114409928B (zh) | 2024-04-09 |
Family
ID=81279912
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210115494.2A Active CN114409928B (zh) | 2022-02-07 | 2022-02-07 | 一种高弹性模量的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114409928B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN115212349B (zh) * | 2022-07-05 | 2023-11-21 | 浦易(上海)生物技术股份有限公司 | 可凝胶化的组合物及其制备方法和应用 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4024073A (en) * | 1972-01-08 | 1977-05-17 | Toray Industries, Inc. | Hydrogel and production thereof |
| CN106009001A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-10-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 壳聚糖气凝胶的制备方法 |
| CN106380609A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-08 | 天津科技大学 | 一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶及其制备方法 |
| CN107250164A (zh) * | 2015-01-29 | 2017-10-13 | 吉莱斯公司 | 用于制造结合高弹性模量和吸收性的水凝胶的方法 |
| CN110496135A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-11-26 | 南京易亨制药有限公司 | 一种用于减肥的组合物 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR3068039B1 (fr) * | 2017-06-22 | 2020-07-10 | Jellynov | Composition auto-moussante en milieu acide et procede de preparation |
-
2022
- 2022-02-07 CN CN202210115494.2A patent/CN114409928B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4024073A (en) * | 1972-01-08 | 1977-05-17 | Toray Industries, Inc. | Hydrogel and production thereof |
| CN107250164A (zh) * | 2015-01-29 | 2017-10-13 | 吉莱斯公司 | 用于制造结合高弹性模量和吸收性的水凝胶的方法 |
| CN106009001A (zh) * | 2016-06-23 | 2016-10-12 | 中国人民解放军国防科学技术大学 | 壳聚糖气凝胶的制备方法 |
| CN106380609A (zh) * | 2016-09-19 | 2017-02-08 | 天津科技大学 | 一种抗菌羧甲基壳聚糖水凝胶及其制备方法 |
| CN110496135A (zh) * | 2019-09-27 | 2019-11-26 | 南京易亨制药有限公司 | 一种用于减肥的组合物 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114409928A (zh) | 2022-04-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Sriamornsak | Chemistry of pectin and its pharmaceutical uses: A review | |
| Yin et al. | A pH-responsive composite hydrogel beads based on agar and alginate for oral drug delivery | |
| Zhang et al. | Konjac glucomannan, a promising polysaccharide for OCDDS | |
| Barikani et al. | Preparation and application of chitin and its derivatives: a review | |
| Pal et al. | Plant polysaccharides-blended ionotropically-gelled alginate multiple-unit systems for sustained drug release | |
| CN110496135B (zh) | 一种用于减肥的组合物 | |
| Peniche et al. | Chitin and chitosan: major sources, properties and applications | |
| Kumar | A review of chitin and chitosan applications | |
| AU2008286354B2 (en) | Polymer hydrogels and methods of preparation thereof | |
| Nayak et al. | Sterculia gum-based hydrogels for drug delivery applications | |
| Nayak et al. | Gelled microparticles/beads of sterculia gum and tamarind gum for sustained drug release | |
| CN114409929A (zh) | 一种聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 | |
| AU2019316654B2 (en) | Superabsorbent materials and methods of making the same | |
| CN110740759B (zh) | 改良的超吸收性材料及其制造方法 | |
| CN114409928B (zh) | 一种高弹性模量的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 | |
| CN101670276A (zh) | 魔芋葡甘聚糖干燥剂及其制备方法 | |
| WO2018000486A1 (zh) | 一种关节润滑材料及其制备方法 | |
| Zhang et al. | Oxidized high-amylose starch macrogel as a novel delivery vehicle for probiotic and bioactive substances | |
| CN114432338B (zh) | 一种耐酸碱性能的聚合物水凝胶及其制备方法和其应用 | |
| Kong et al. | Hemicellulose-based hydrogels and their potential application | |
| Prasad et al. | Recent development in the medical and industrial applications of gum karaya: a review | |
| CN104873467A (zh) | 一种生物降解型互穿网络聚合物微球的制备方法 | |
| CN106478994B (zh) | 一种基于海藻多糖的聚电解质高吸水材料的制备方法 | |
| Das et al. | Polysaccharide-based interpenetrating polymeric network systems in drug delivery | |
| CN115477783B (zh) | 一种制备甲壳素基超吸水材料的方法、凝胶及其应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |