[發明專利]一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法

無效

• 申請號: 201210587914.3
• 申請日: 2012-12-29
• 公開（公告）號: CN103044693A
• 公開（公告）日: 2013-04-17
• 發明（設計）人: 鐘春燕;其他發明人請求不公開姓名
• 申請（專利權）人: 鐘春燕
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/28;C08J3/24;C08L1/02;C08L29/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種生物材料復合制備領域，特別涉及一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備。

背景技術

高分子水凝膠，是一種能夠在水中溶脹、吸收并保持大量水分而又不溶解于水的親水性的網狀高分子溶脹體，表面光滑，生物相容性好，在生物和醫學工程領域得到了廣泛的研究和應用。高分子水凝膠具有與人體組織性能相似的優點，如較高的含水量、柔韌性和低毒性。而且，水凝膠的表面張力比較低，基本不會從體液中吸附蛋白質，因而其對人體的影響大幅降低。此外，小分子可以自由的擴散進和擴散出水凝膠，使得水凝膠成為藥物緩釋的理想載體。高分子水凝膠還可廣泛應用于傷口敷料和器官修復領域（如：角膜、肌肉、皮膚、軟骨等方面）。

聚乙烯醇（PVA）水凝膠是親水性聚乙烯醇大分子經交聯后形成的網絡狀結構的水溶脹體。PVA水凝膠具有穩定的化學性質、良好的物理機械性能、易于成型、與人體組織良好的生物相容性，尤其是PVA水凝膠與人體組織性能相似的物理性質、對水分子等優異的透過性、適宜的擴展性、良好的柔韌性等，這些特性使PVA水凝膠可以用作傷口敷料、藥物釋放載體、人造組織、組織工程等生物醫學領域。特別是研究證實PVA水凝膠具有和人體關節軟骨類似的生物力學性質和良好的生物相容性，植入人體后能重建平滑的軟骨面，減輕磨損，部分替代關節軟骨，延緩或阻止創傷性骨關節炎的發生，是一種理想的關節軟骨替代材料。但與人關節軟骨相比PVA水凝膠的力學強度較弱，為改善PVA水凝膠的力學性能，本發明將PVA水凝膠與具有優異力學性能的細菌纖維素水凝膠復合。

細菌纖維素（BC）是由葡萄糖以β-1,4-糖苷鏈連接而成的高分子化合物，作為一種優良的生物材料，BC在濕潤狀態下形成的細菌纖維素水凝膠具有其獨特的物理、化學性能：其具有天然的三維納米網絡結構；良好的力學性能；高親水性，良好的透氣、吸水、透水性能。同時，細菌纖維素還具有良好的體內、體外生物相容性和良好的生物可降解性，這使得細菌纖維素被廣泛用于生物醫用材料，如皮膚敷料、人造皮膚、人造血管、組織工程支架材料等。研究表明，細菌纖維素水凝膠優異的力學性能（拉伸模量和彈性模量）可以達到與正常軟骨相似的水平；同時軟骨細胞在細菌纖維素上表現出高水平的生長，并且可以維持軟骨分化、支持軟骨細胞的遷移增殖。

本專利采用浸漬法、冷凍-解凍法和輻照交聯法，制備一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。該水凝膠具有PVA水凝膠網絡狀結構與BC水凝膠網絡結構形成的互穿網絡結構，與人體軟骨組織性能相似的物理性質、良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性。本發明工藝簡單、成本低、無污染，制備的細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠在傷口敷料、藥物釋放和組織修復，尤其是關節軟骨修復、半月板修復等軟骨組織修復中具有巨大的應用前景。

發明內容

本發明的目的是提供一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法。涉及一種生物材料復合制備領域。本發明工藝簡單、成本低、無污染，且制備的復合水凝膠具有良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性，在傷口敷料、藥物釋放和軟骨組織修復等生物醫用領域具有巨大的應用前景。

本專利涉及的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法。包括：由菌株發酵培養得到的細菌纖維素經純化處理和脫水處理得到含水質量分數為30～50%的細菌纖維素水凝膠。采用浸漬法，使聚乙烯醇進入細菌纖維素水凝膠內部，得到的反應產物冷凍-解凍數次，然后在真空下脫水處理6～24h，最后經高能射線輻照處理得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。

作為優選的技術方案：

其中，如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是：所述的發酵培養細菌纖維素的菌株是木醋桿菌、根瘤菌屬、八疊球菌屬、假單胞菌屬、無色桿菌屬、產堿菌屬、氣桿菌屬或固氮菌屬中的一種或幾種。

如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是：所述的純化處理方法為，在70～100℃的溫度下，在質量百分含量為4～8%的NaOH水溶液中洗滌4～6h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。以除去細菌纖維素上的菌體蛋白和粘附在纖維素膜上的殘余培養基。所述的脫水處理方法為，細菌纖維素經高速離心、真空脫水或壓榨脫水得到含水質量分數為30～50%的細菌纖維素水凝膠。這種部分脫水的處理方法，目的是在不破壞細菌纖維素水凝膠三維網絡結構的基礎上去除多余的水分子。同時，提高浸漬處理時進入細菌纖維素水凝膠內部的聚乙烯醇水溶液的含量。