WO2019047043A1 - 一种丝素/壳聚糖复合智能水凝胶及其制备方法 - Google Patents

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WO2019047043A1
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silk fibroin
chitosan
hydrogel
solution
smart hydrogel
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PCT/CN2017/100627
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Inventor
赵荟菁
唐二妮
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南通纺织丝绸产业技术研究院
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    • 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

Definitions

  • the present invention relates to a smart hydrogel and a preparation method thereof, and particularly to an intelligent hydrogel compounded with silk fibroin and chitosan and a preparation method thereof, and belongs to the technical field of medical materials.
  • a hydrogel is a material having a three-dimensional network structure formed by physical cross-linking or chemical cross-linking of a polymer, which is insoluble in water but has swelling and water retaining properties.
  • a smart hydrogel is a hydrogel that responds to changes in external conditions, including external conditions including P H value, temperature, ionic strength, electric field strength, magnetic field strength, etc., while hydrogels can be made. The response includes changes in mechanical properties, shape, degree of swelling, and the like. Based on the above characteristics of hydrogel, it is widely used in biomedical fields such as cell culture, drug controlled release, tissue engineering scaffolds, wound dressings, and biosensors.
  • Silk fibroin is a natural polymer material extracted from silk. It is abundant in China, and has good biocompatibility and biodegradability. Its hydrogel is made in artificial skin, wound dressing, medicine. Slow release, tissue engineering scaffolds and other aspects have broad application prospects.
  • Chitosan is a product obtained by deacetylation of chitin. It is a basic aminopolysaccharide with a wide range of sources, abundant reserves, good biocompatibility, biodegradability and natural antibacterial effect. The gel material will have potential application value in the field of biomedicine. However, pure chitosan gels are not easy to form and have poor mechanical properties, which limits the further application of chitosan hydrogel materials.
  • the present invention is directed to the existing chitosan hydrogel which is difficult to form and has poor mechanical properties, and provides a biocompatibility, biodegradability, shape stability, excellent mechanical properties, and temperature, Multi-response silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel with p H value, ionic strength and the like and preparation method thereof.
  • the hydrogel materials provided can be used in the fields of wound dressings, drug controlled release, tissue engineering scaffolds and the like.
  • the technical solution adopted by the present invention is to provide a silk fibroin/chitosan composite
  • the hydrogel has a water content of 94 to 97%, a compressive strength of 18 to 75 Pa, and a compression ratio of 40% to ⁇ , and the hydrogel has a rebound rate of 45 to 90 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the present invention provides a silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel, when the temperature varies from room temperature to 60 ° C, the swelling degree of the smart hydrogel varies from 100 to 240%; The pH value varies from 3 to 8, and the swelling degree of the smart hydrogel ranges from 100 to 240%; when the mass concentration of NaCl varies from 0.6% to 5 ⁇ 3 ⁇ 4, the smart hydrogel The degree of swelling varies from 80 to 170%.
  • the technical solution of the present invention further includes a preparation method of the silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel as described above, which comprises the following steps:
  • the mass ratio of silk fibroin to chitosan is 9/1 to 6/4.
  • the pH of step (4) is 4 to 6.
  • the present invention forms a stable chemical bond between silk fibroin and chitosan through a chemical crosslinking agent.
  • the internal three-dimensional network structure, so the composite hydrogel is stable in morphology, with good strength, elasticity and swelling characteristics.
  • the silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel provided by the invention has simple preparation process and can adjust silk fibroin
  • the controllability of the gel properties is achieved by the specific gravity of the chitosan, the gel temperature, and the amount of the crosslinking agent.
  • the silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel provided by the invention has good responsiveness to temperature, pH value and ionic strength, and can be applied to wound dressings, drug controlled release, tissue engineering scaffolds and the like. The field of medicine.
  • FIG. 1 is a scanning electron micrograph of a silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel provided by an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a different silk fibroin/chitosan provided by various embodiments of the present invention. A comparison of the macroscopic topography of the composite smart hydrogel in proportion.
  • chitosan solution At room temperature, accurately weigh 2.00 g of chitosan with a precision balance, dissolve in 100 ml of 1% acetic acid solution, stir well and mix until chitosan The solution became clear and finally a chitosan solution with a concentration of 2% was obtained and stored in a refrigerator at 4 °C until use.
  • FIG. 1 it is a scanning electron micrograph of the silk fibroin/chitosan composite smart hydrogel provided by the embodiment, wherein the hydrogel has a regular pore structure, and the pores are connected to each other.
  • the obtained smart hydrogel has a water content of 94%, a compressive strength of 18 Pa, a compression of 40%, and a rebound rate of 45 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the swelling degree of the smart hydrogel varies between 80 and 100%.
  • chitosan solution At room temperature, accurately weigh 2.00 g of chitosan with a precision balance, dissolve in 100 ml of 1% acetic acid solution, stir well and mix until chitosan The solution became clear and finally a chitosan solution with a concentration of 2% was obtained and stored in a refrigerator at 4 °C until use.
  • step (1) The silk fibroin solution of step (1) and the chitosan solution of step (2) are uniformly mixed in a water bath environment of a mass ratio of 8/2 at 37 ° C, and then added ( 3) The prepared cross-linking agent is stirred evenly and placed in a 37 ° C incubator for 18 h to obtain a composite hydrogel.
  • the smart hydrogel prepared in this example has a water content of 96% and a compressive strength of 75.
  • chitosan solution At room temperature, accurately weigh 2.00 g of chitosan with a precision balance, dissolve in 100 ml of 1% acetic acid solution, stir well and mix until chitosan The solution became clear and finally a chitosan solution with a concentration of 2% was obtained and stored in a refrigerator at 4 °C until use.
  • step 4 The silk fibroin solution of step 1 and the chitosan solution of step 2 are uniformly mixed in a water bath environment of 7/3 by mass ratio at 60 ° C, and then 3 prepared cross-links are added. After the mixture is evenly stirred, it can be placed in a 60 ° C incubator for 24 h to obtain a composite hydrogel.
  • the obtained smart hydrogel has a water content of 95%, a compressive strength of 37 Pa, a compression of 40%, and a rebound rate of 90%.
  • the swelling degree of the smart hydrogel varies between 100 ⁇ 3 ⁇ 4 and 120 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • chitosan solution At room temperature, accurately weigh 2.00 g of chitosan with a precision balance, dissolve in 100 ml of 1% acetic acid solution, stir well and mix until chitosan The solution became clear and finally a chitosan solution with a concentration of 2% was obtained and stored in a refrigerator at 4 °C until use.
  • step 4 The silk fibroin solution of step 1 and the chitosan solution of step 2 are uniformly mixed in a water bath environment of 37° C. at a mass ratio of 6/4, and then 3 prepared cross-links are added. After the mixture is evenly stirred, it can be placed in a 37 ° C incubator for 10 h to obtain a composite hydrogel.
  • the obtained smart hydrogel has a water content of 96.7%, a compressive strength of 20 Pa, a compression of 40%, and a rebound rate of 91 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the swelling degree of the smart hydrogel varies between 140 ⁇ 3 ⁇ 4 and 200 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the swelling degree of the smart hydrogel varies between 120 ⁇ 3 ⁇ 4 and 160 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • a chitosan solution with a concentration of 2% was obtained and stored in a refrigerator at 4 °C for use.
  • the obtained smart hydrogel had a water content of 97%, a compressive strength of 34 Pa, a compression of 40% ⁇ , and a rebound rate of 90%.
  • the swelling degree of the smart hydrogel varies between 200 ⁇ 3 ⁇ 4 and 240 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the degree of swelling of the smart hydrogel varies between 180 ⁇ 3 ⁇ 4 and 240 ⁇ 3 ⁇ 4.
  • the swelling degree of the smart hydrogel varies between 80 ⁇ 3 ⁇ 4 and 170%.
  • FIG. 2 it is a photograph of a macroscopic topography of a composite smart hydrogel of different ratios of silk fibroin/chitosan provided by the above embodiments of the present invention.
  • the ratio of silk fibroin to chitosan is 9/1 (A), 8/2 (B), 7/3 (C), and 6/4 (D).
  • the structure is complete and has a certain strength.
  • the mechanical properties of smart hydrogels vary with the amount of crosslinker used.
  • the water content of each proportion of smart hydrogel is above 94%, and the average compression rebound rate is about 80%.
  • the smart hydrogels of all proportions have temperature, p H value and ionic strength responsiveness.

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Abstract

一种丝素/壳聚糖复合智能水凝胶及其制备方法。蚕丝经脱胶、溶解、透析、离心、稀释处理后获得丝素溶液，再将其与壳聚糖的稀酸溶液混合，在交联剂1-乙基 -3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺 (EDC) 和N-羟基丁二酰亚胺 (NHS) 的作用下，经丝素和壳聚糖交联后得到一种智能水凝胶。水凝胶的力学性能优良，生物相容性好，可生物降解，且具有温度、pH值、离子强度等多重响应性，在药物控制释放、组织工程支架、创伤敷料等生物医药领域具有广阔的应用前景。该智能水凝胶制备方法简单，工艺流程短，易于实现批量化生产。

Description

一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶及其制备方法 技术领域
[0001] 本发明涉及一种智能水凝胶及其制备方法， 特别涉及一种丝素与壳聚糖复合的 智能水凝胶及其制备方法， 属于医用材料技术领域。
背景技术
[0002] 水凝胶是一种由聚合物经物理交联或化学交联而形成的内部具有三维网络状结 构的材料， 它不溶于水但具有溶胀及保水特性。 智能水凝胶是一种能够随着外 部条件的变化而做出响应的水凝胶， 其中外部条件包括 PH值、 温度、 离子强度 、 电场强度、 磁场强度等， 而水凝胶可做出的响应包括力学性能、 形状、 溶胀 度等的改变。 基于水凝胶的以上特性， 其被广泛应用于细胞培养、 药物控制释 放、 组织工程支架、 创伤敷料、 生物传感器等生物医药领域。
[0003] 丝素是从蚕丝中提取的天然高分子材料， 在我国来源丰富， 且具有良好的生物 相容性和生物可降解性， 其制成的水凝胶在人工皮肤、 创伤敷料、 药物缓释、 组织工程支架等方面具有广阔的应用前景。 壳聚糖是由甲壳素经脱乙酰反应后 得到的产品， 是一种碱性氨基多糖， 来源广泛、 储量丰富， 具有良好的生物相 容性、 生物可降解性和天然抗菌作用， 其制成的凝胶材料在生物医药领域将具 有潜在的应用价值。 然而， 纯壳聚糖凝胶不易成型且力学性能较差， 限制了壳 聚糖水凝胶材料的进一步应用。
技术问题
问题的解决方案
技术解决方案
[0004] 本发明针对现有的壳聚糖水凝胶存在的不易成型、 力学性能较差的不足， 提供 一种生物相容性良好、 可生物降解、 形态稳定、 力学性能优良， 且具有温度、 p H值、 离子强度等多重响应性的丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶及其制备方法。 所 提供的水凝胶材料可用于创伤敷料、 药物控制释放、 组织工程支架等领域。
[0005] 为达到上述发明目的， 本发明所采用的技术方案是提供一种丝素 /壳聚糖复合 智能水凝胶， 所述水凝胶的含水率为 94〜97%， 压缩强度为 18〜75 Pa; 压缩至 40%吋， 水凝胶的回弹率为 45〜90<¾。
[0006] 本发明提供的丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶， 当温度在室温〜 60°C范围变化吋， 所述智能水凝胶的溶胀度的变化范围为 100〜240%； 当 pH值在 3〜8范围变化吋 ， 所述智能水凝胶的溶胀度的变化范围为 100〜240%； 当 NaCl的质量浓度在 0.6 %〜5<¾范围变化吋， 所述智能水凝胶的溶胀度的变化范围为 80〜170%。
[0007] 本发明技术方案还包括如上所述丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的制备方法， 包 括如下步骤：
[0008] 1、 制备丝素溶液： 蚕丝经脱胶、 溶解、 透析、 离心、 稀释后， 获得质量浓度 为 3〜6%的丝素水溶液；
[0009] 2、 制备壳聚糖溶液： 将壳聚糖溶解于质量浓度为 1%的醋酸溶液中， 制备体积 浓度为 1〜3%的壳聚糖溶液；
[0010] 3、 制备交联剂： 按质量比为 2/1， 将 1-乙基 -3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺记 作 EDC和 N-羟基丁二酰亚胺记作 NHS加入到乙醇 /水的混合溶剂中， 搅拌均匀； 乙醇与水的体积比为 95/5，
[0011] 4、 制备复合凝胶： 将丝素溶液和壳聚糖溶液在温度为 25〜60°C的水浴环境下 混合均匀， 再加入交联剂， 其中， EDC为丝素质量的 10〜40%， 搅拌均匀后， 置 于温度为 25〜60°C的培养箱内 12〜48 h， 得到一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶
[0012] 上述丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的制备方法中， 丝素和壳聚糖的质量比为 9/1 〜6/4。 步骤 （4) 的 pH值为 4〜6。
发明的有益效果
有益效果
[0013] 与现有技术相比， 采用本发明所提供的技术方案， 具有以下明显的优点： [0014] 1.本发明通过化学交联剂在丝素和壳聚糖之间形成稳定的化学键， 内部具有三 维网络状结构， 因此复合水凝胶形态稳定， 具有良好的强度、 弹性及溶胀特性
， 且其含水率可达到 94%以上。
[0015] 2.本发明提供的丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶制备工艺简单， 可以通过调节丝素 /壳聚糖的比重、 凝胶温度、 交联剂的用量等条件实现对凝胶性能的可控性。
[0016] 3.本发明提供的丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶对温度、 pH值、 离子强度均具有良 好的响应性， 可应用于创伤敷料、 药物控制释放、 组织工程支架等生物医药领 域。
对附图的简要说明
附图说明
[0017] 图 1是本发明实施例提供的一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的扫描电镜图； [0018] 图 2是本发明各实施例提供的丝素 /壳聚糖不同比例的复合智能水凝胶的宏观形 貌照片对比图。
本发明的实施方式
[0019] [0008]下面结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步的阐述。
[0020] 实施例 1
[0021] 1 . 制备丝素溶液： 将 2 L去离子水加热至沸腾， 加入 4.24 g无水碳酸钠粉末， 待其完全溶解后， 将预先用精密天平称取的 5 g家蚕丝放入其中， 边煮边搅拌 30 min。 随后取出丝并用去离子水清洗干净， 放置于 60 °C的烘箱中烘干得到纯丝素 纤维。 将烘干的丝素纤维用浓度为 9.3 mol/L的溴化锂溶液在 60 °C下溶解约 4-6 h ， 浴比 2.7:10。 冷却后装入透析袋中密封， 去离子水中透析 72
h， 再用离心机在 9000 r/min的转速下离心 20 min， 重复两次。 将得到的丝素溶液 稀释至质量浓度为 3%， 放置于 4 °C冰箱中备用。
[0022] 2. 制备壳聚糖溶液： 室温下， 用精密天平准确称取 2.00 g壳聚糖， 溶解在 100 ml浓度为 1%的醋酸溶液中， 充分搅拌使其混合均匀， 直至壳聚糖溶液变得清澈 ， 最终获得浓度为 2%的壳聚糖溶液， 储存在 4 °C冰箱中待用。
[0023] 3. 制备交联剂溶液： 将 1-乙基 -3-(3-二甲氨基丙基)碳酰二亚胺 （EDC) 和 N-羟 基丁二酰亚胺 （NHS) 加入到溶剂乙醇 /水中搅拌均匀， EDC/NHS质量比为 2/1 ， 乙醇与水的体积比为 95/5， 其中 EDC占丝素质量的 10%;
[0024] 4. 制备复合凝胶： 将步骤 1的丝素溶液和步骤 2的壳聚糖溶液按质量比为 9/1在 室温下混合均匀， 再加入所制备的交联剂， 搅拌均匀后， 在室温下放置 48 h， 即 可得到复合水凝胶。
[0025] 参见附图 1， 它是本实施例提供的丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的扫描电镜图， 该水凝胶呈规整孔隙结构， 且孔间相互连通。
[0026] 所获得的智能水凝胶含水率为 94%， 压缩强度为 18 Pa， 压缩至 40%吋， 回弹率 为 45<¾。
[0027] 当温度在室温与 60°C之间变化吋， 所提供的智能水凝胶的溶胀度在 100〜130% 之间变化。
[0028] 当 pH值在 3到 8之间变化吋， 智能水凝胶的溶胀度在 100〜130%之间变化。
[0029] 当 NaCl浓度在 0.6〜5%之间变化吋， 智能水凝胶的溶胀度在 80〜 100%之间变化
[0030] 实施例 2
[0031] 1 . 制备丝素溶液： 将 2 L去离子水加热至沸腾， 加入 4.24 g无水碳酸钠粉末， 待其完全溶解后， 将预先用精密天平称取的 5 g家蚕丝放入其中， 边煮边搅拌 30 min。 随后取出丝并用去离子水清洗干净， 放置于 60 °C的烘箱中烘干得到纯丝素 纤维。 将烘干的丝素纤维用浓度为 9.3 mol/L的溴化锂溶液在 60 °C下溶解约 4〜6 h ， 浴比 2.7:10。 冷却后装入透析袋中密封， 去离子水中透析 72
h， 再用离心机在 9000 r/min的转速下离心 20 min， 重复两次。 将得到的丝素溶液 稀释至 3%， 放置于 4 °C冰箱中备用。
[0032] 2. 制备壳聚糖溶液： 室温下， 用精密天平准确称取 2.00 g壳聚糖， 溶解在 100 ml浓度为 1%的醋酸溶液中， 充分搅拌使其混合均匀， 直至壳聚糖溶液变得清澈 ， 最终获得浓度为 2%的壳聚糖溶液， 储存在 4 °C冰箱中待用。
[0033] 3. 准备交联剂： 室温下， 将质量比为 2/1的 EDC/NHS加入到乙醇 /水中搅拌均 匀， 乙醇与水的体积比为 95/5， 其中 EDC占丝素质量的 20%。
[0034] 4. 制备复合凝胶： 将步骤 （1) 的丝素溶液和步骤 （2) 的壳聚糖溶液按质量 比为 8/2在 37°C的水浴环境下混合均匀， 然后加入 （3) 所制备的交联剂， 搅拌均 匀后， 在 37°C培养箱内放置 18 h， 即可得到复合水凝胶。
[0035] 经检测， 本实施例制备的智能水凝胶含水率为 96%， 压缩强度为 75
Pa, 压缩至 40%吋， 回弹率为 90<¾。 [0036] 当温度在室温与 60°C之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 100〜150%之间变 化。
[0037] 当 pH值在 3到 8之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 100〜150%之间变化。
[0038] 当 NaCl浓度在 0.6<¾〜5<¾之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 80〜130<¾之间 变化。
[0039] 实施例 3
[0040] 1 . 制备丝素溶液： 将 2 L去离子水加热至沸腾， 加入 4.24 g无水碳酸钠粉末， 待其完全溶解后， 将预先用精密天平称取的 5 g家蚕丝放入其中， 边煮边搅拌 30 min。 随后取出丝并用去离子水清洗干净， 放置于 60 °C的烘箱中烘干得到纯丝素 纤维。 将烘干的丝素纤维用浓度为 9.3 mol/L的溴化锂溶液在 60 °C下溶解约 4〜6 h ， 浴比 2.7:10。 冷却后装入透析袋中密封， 去离子水中透析 72
h， 再用离心机在 9000 r/min的转速下离心 20 min， 重复两次。 将得到的丝素溶液 稀释至 3%， 放置于 4 °C冰箱中备用。
[0041] 2. 制备壳聚糖溶液： 室温下， 用精密天平准确称取 2.00 g壳聚糖， 溶解在 100 ml浓度为 1%的醋酸溶液中， 充分搅拌使其混合均匀， 直至壳聚糖溶液变得清澈 ， 最终获得浓度为 2%的壳聚糖溶液， 储存在 4 °C冰箱中待用。
[0042] 3. 准备交联剂： 室温下， 将质量比为 2/1的 EDC/NHS加入到乙醇 /水中搅拌均 匀， 乙醇与水的体积比为 95/5， 其中 EDC占丝素质量的 30%。
[0043] 4. 制备复合凝胶： 将步骤 1的丝素溶液和步骤 2的壳聚糖溶液按质量比为 7/3在 60°C的水浴环境下混合均匀， 然后加入 3所制备的交联剂， 搅拌均匀后， 在 60°C 培养箱内放置 24 h， 即可得到复合水凝胶。
[0044] 所获得的智能水凝胶含水率为 95%， 压缩强度为 37 Pa， 压缩至 40%吋， 回弹率 为 90%。
[0045] 当温度在室温与 60°C之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 100<¾〜120<¾之间 变化。
[0046] 当 pH值在 3到 8之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 100<¾〜120<¾之间变化。
[0047] 当 NaCl浓度在 0.6<¾〜5<¾之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 80<¾〜130<¾之 间变化。 [0048] 实施例 4
[0049] 1 . 制备丝素溶液： 将 2 L去离子水加热至沸腾， 加入 4.24 g无水碳酸钠粉末， 待其完全溶解后， 将预先用精密天平称取的 5 g家蚕丝放入其中， 边煮边搅拌 30 min。 随后取出丝并用去离子水清洗干净， 放置于 60 °C的烘箱中烘干得到纯丝素 纤维。 将烘干的丝素纤维用浓度为 9.3 mol/L的溴化锂溶液在 60 °C下溶解约 4〜6 h ， 浴比 2.7:10。 冷却后装入透析袋中密封， 去离子水中透析 72
h， 再用离心机在 9000 r/min的转速下离心 20 min， 重复两次。 将得到的丝素溶液 稀释至 3%， 放置于 4 °C冰箱中备用。
[0050] 2. 制备壳聚糖溶液： 室温下， 用精密天平准确称取 2.00 g壳聚糖， 溶解在 100 ml浓度为 1%的醋酸溶液中， 充分搅拌使其混合均匀， 直至壳聚糖溶液变得清澈 ， 最终获得浓度为 2%的壳聚糖溶液， 储存在 4 °C冰箱中待用。
[0051] 3. 准备交联剂： 室温下， 将质量比为 2/1的 EDC/NHS加入到乙醇 /水中搅拌均 匀， 乙醇与水的体积比为 95/5， 其中 EDC占丝素质量的 40%。
[0052] 4. 制备复合凝胶： 将步骤 1的丝素溶液和步骤 2的壳聚糖溶液按质量比为 6/4在 37°C的水浴环境下混合均匀， 然后加入 3所制备的交联剂， 搅拌均匀后， 在 37°C 培养箱内放置 10 h， 即可得到复合水凝胶。
[0053] 所获得的智能水凝胶含水率为 96.7%， 压缩强度为 20 Pa， 压缩至 40%吋， 回弹 率为 91<¾。
[0054] 当温度在室温与 60°C之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 140<¾〜200<¾之间 变化。
[0055] 当 pH值在 3到 8之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 140<¾〜200<¾之间变化。
[0056] 当 NaCl浓度在 0.6<¾〜5<¾之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 120<¾〜160<¾之 间变化。
[0057] 实施例 5
[0058] 1 . 制备丝素溶液： 将 2 L去离子水加热至沸腾， 加入 4.24 g无水碳酸钠粉末， 待其完全溶解后， 将预先用精密天平称取的 5 g家蚕丝放入其中， 边煮边搅拌 30 min。 随后取出丝并用去离子水清洗干净， 放置于 60 °C的烘箱中烘干得到纯丝素 纤维。 将烘干的丝素纤维用浓度为 9.3 mol/L的溴化锂溶液在 60 °C下溶解约 4〜6 h ， 浴比 2.7:10。 冷却后装入透析袋中密封， 去离子水中透析 72
h， 再用离心机在 9000 r/min的转速下离心 20 min， 重复两次。 将得到的丝素溶液 稀释至 3%， 放置于 4 °C冰箱中备用。
[0059] 2. 制备壳聚糖溶液： 室温下， 用精密天平准确称取 2.00 g壳聚糖， 溶解在 100 ml浓度为 1%的醋酸溶液中， 充分搅拌使其混合均匀， 直至壳聚糖溶液变得清澈
， 最终获得浓度为 2%的壳聚糖溶液， 储存在 4 °C冰箱中待用。
[0060] 3. 准备交联剂： 室温下， 将质量比为 2/1的 EDC/NHS加入到乙醇 /水中搅拌均 匀， 乙醇与水的体积比为 95/5， 其中 EDC占丝素质量的 20%。
[0061] 4. 制备复合凝胶： 将步骤 1的丝素溶液和步骤 2的壳聚糖溶液按质量比为 7/3在
37°C的水浴环境下混合均匀， 然后加入 3所制备的交联剂， 搅拌均匀后， 在 37°C 培养箱内放置 12 h， 即可得到复合水凝胶。
[0062] 所获得的智能水凝胶含水率为 97%， 压缩强度为 34 Pa， 压缩至 40%吋， 回弹率 为 90%。
[0063] 当温度在室温与 60°C之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 200<¾〜240<¾之间 变化。
[0064] 当 pH值在 3到 8之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 180<¾〜240<¾之间变化。
[0065] 当 NaCl浓度在 0.6<¾〜5<¾之间变化吋， 该智能水凝胶的溶胀度在 80<¾〜 170%之 间变化。
[0066] 参见附图 2， 它是本发明上述实施例提供的丝素 /壳聚糖不同比例的复合智能水 凝胶的宏观形貌照片对比图。 丝素与壳聚糖的比例为 9/1 (A) 图、 8/2 (B) 图、 7/3 (C) 图、 6/4 (D) 图吋均形成了结构完整且具有一定强度的智能水凝胶， 其 力学性能随着交联剂的用量变化而有所改变。 各比例智能水凝胶的含水率均在 9 4%以上， 其平均压缩回弹率为 80%左右， 且各比例的智能水凝胶均具有温度、 p H值及离子强度响应性。

Claims

权利要求书
[权利要求 1] 一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶， 其特征在于： 所述水凝胶的含水 率为 94〜97<¾， 压缩强度为 18〜75 Pa; 压缩至 40%吋， 水凝胶的回弹 率为 45〜90<¾。
[权利要求 2] 根据权利要求 1所述的一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶， 其特征在于
： 当温度在室温〜 60°C范围变化吋， 所述智能水凝胶的溶胀度的变化 范围为 100〜240<¾。
[权利要求 3] 根据权利要求 1所述的一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶， 其特征在于
： 当 pH值在 3〜8范围变化吋， 所述智能水凝胶的溶胀度的变化范围 为 100〜240<¾。
[权利要求 4] 根据权利要求 1所述的一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶， 其特征在于
： 当 NaCl的质量浓度在 0.6%〜5<¾范围变化吋， 所述智能水凝胶的溶 胀度的变化范围为 80〜170%。
[权利要求 5] —种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的制备方法， 其特征在于包括如下 步骤：
(1) 制备丝素溶液： 蚕丝经脱胶、 溶解、 透析、 离心、 稀释后， 获 得质量浓度为 3〜6%的丝素水溶液；
(2) 制备壳聚糖溶液： 将壳聚糖溶解于质量浓度为 1%的醋酸溶液中 ， 制备体积浓度为 1〜3%的壳聚糖溶液；
(3) 制备交联剂： 按质量比为 2/1， 将 1-乙基 -3-(3-二甲氨基丙基)碳 酰二亚胺记作 EDC和 N-羟基丁二酰亚胺记作 NHS加入到乙醇 /水的混 合溶剂中， 搅拌均匀； 乙醇与水的体积比为 95/5，
(4) 制备复合凝胶： 将丝素溶液和壳聚糖溶液在温度为 25〜60°C的 水浴环境下混合均匀， 再加入交联剂， 其中， EDC为丝素质量的 10〜 40% , 搅拌均匀后， 置于温度为 25〜60°C的培养箱内 12〜48 h， 得到 一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶。
[权利要求 6] 根据权利要求 5所述的一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的制备方法， 其特征在于： 丝素和壳聚糖的质量比为 9/1〜6/4。 [权利要求 7] 根据权利要求 5所述的一种丝素 /壳聚糖复合智能水凝胶的制备方法， 其特征在于： 步骤 （4) 的 pH值为 4〜6。
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