[發(fā)明專利]一種親水改性明膠及其水凝膠，其制備方法及應用

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310032732.4
• 申請日: 2013-01-29
• 公開（公告）號: CN103059318A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 邱東;王晨;劉淑芝;杜茂波
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08H1/00
• 分類號: C08H1/00;C08G81/00;C08J3/075;C08L89/00;C08L87/00
• 代理公司: 北京慶峰財智知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(普通合伙) 11417
• 代理人: 劉元霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種親水改性的明膠材料及其水凝膠，特別涉及包括含有環(huán)氧基團的化合物改性的明膠，尤其是改性的哺乳動物明膠。本發(fā)明還涉及一種包含親水改性的明膠的水凝膠及其制備方法。

背景技術(shù)

明膠是動物膠原在高溫下的水解產(chǎn)物，是一種天然的高分子材料，由于具有優(yōu)異的生物相容性和可降解性，近年來被廣泛應用于多個領(lǐng)域如醫(yī)藥（空心膠囊、明膠海綿、藥物釋放等），吸水保水材料（土壤吸水劑、保水劑、紙尿片等），組織工程材料等。

明膠不溶于冷水，但在冷水中能夠吸水膨脹至自身的5-10倍，易溶于溫水，冷卻形成凝膠。明膠具有熱可逆性，在水中可以在溶解溫度上下反復溶解或冷卻形成水凝膠，其水凝膠也同樣可以在溶解溫度以上重新溶解，這種具有溫度敏感性的水凝膠在生物化學、機械、醫(yī)學等許多領(lǐng)域中都具有廣泛的應用前景。

目前，水凝膠材料發(fā)展迅速，被廣泛用于多種領(lǐng)域，如：干旱地區(qū)的抗旱，農(nóng)用薄膜、建筑中的結(jié)露防止劑、調(diào)濕劑、石油化工中的堵水調(diào)劑，原油或成品油的脫水，在礦業(yè)中的抑塵劑，食品中的保鮮劑、增稠劑，醫(yī)療中的藥物載體等等。而作為一種天然高分子水凝膠材料，基于明膠的水凝膠材料應用也極為廣泛，如化妝品、生物醫(yī)學中的藥物傳輸和可控釋放材料、組織工程材料、生物分子和細胞的固定材料等。而且由于對溫度的敏感性，其在通過控制溫度以實現(xiàn)的各種過程（如藥物、農(nóng)藥、化肥等的可控釋放、物質(zhì)分離等）中具有巨大的應用潛能。

而相對于一般親水性材料來說，高親水性材料及其高吸水性水凝膠具有更高的應用價值。比如用做包裝材料，當運輸和貯存可能會受潮和本身可能會溢流的貨物時，可用含高吸水性水凝膠的復合材料包裝，以保證貨物安全。高吸水性凝膠與無紡布和薄膜組合，可加工成不同結(jié)構(gòu)吸液襯里材料，用以包裝肉類食品，使商品能保持清潔外觀，取食時包裝袋中不存液體。同樣，綠化沙漠也是高吸水性水凝膠材料極有潛力的用途之一，可通過制成保水劑的方式實施。以高吸水性凝膠為主要成分，加入粘土和水制成保水劑，再和農(nóng)用的土摻在一起就可很好保存土壤中的水分，埃及正在推進一項利用該技術(shù)綠化沙漠的宏大工程。在藥物傳輸體系中，有時水凝膠作為膠束裝載藥物，對于需要快速釋放的藥物，高吸水性水凝膠能夠加速水凝膠的溶解，加快藥物釋放的速率。

對于明膠來說，其來源廣泛、價格便宜、環(huán)境友好、綠色無毒，是一種極具應用價值的天然高分子材料，對其進行化學改性使其獲得更高的親水性能能夠進一步提升其性能，使其以及其水凝膠能夠獲得更高的應用價值和更廣闊的應用前景。而目前對于明膠的親水性改性的方法較少而且步驟復雜，不適合大量制備，所以尋求一種能夠大幅度提高明膠親水性能且工藝簡單的方法迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明通過將含有環(huán)氧基團的化合物與明膠進行反應，制備了一種親水性能優(yōu)異的改性明膠及其水凝膠。本發(fā)明的親水改性的明膠材料性能穩(wěn)定，在水中和緩沖溶液中溶解性好，是一種環(huán)境友好并具有廣闊應用前景的材料，并且制備方法簡單，同時其水凝膠具備良好的力學性能。該改性明膠具有親水性優(yōu)異、凝膠性能好、力學性能強的特點，與明膠及現(xiàn)有的改性明膠相比優(yōu)勢明顯。

本發(fā)明的目的在于提供一種親水改性的明膠材料、水凝膠以及制備方法。

為了實現(xiàn)本發(fā)明，本發(fā)明提供下述技術(shù)方案：

一種親水改性的明膠，其特征在于，所述明膠通過含有環(huán)氧基團的化合物進行改性。

根據(jù)本發(fā)明，所述含有環(huán)氧基團的化合物為

式I??????????????????式II

其中R選自：

R₁選自

R₂可以相同或不同，各自獨立地選自H，OH或C_1-6烷基；

R₃選自H，OH或CH₃；

n選自0～120，m選自0～10。

優(yōu)選地，R選自：

R₁選自

n選自0～120，m選自0～10。

根據(jù)本發(fā)明，所述n優(yōu)選為2～50，更優(yōu)選為3～30，還更優(yōu)選5-20。

根據(jù)本發(fā)明，所述m優(yōu)選為0～10，更優(yōu)選為1～5，還更優(yōu)選為2～3。

根據(jù)本發(fā)明，R₂優(yōu)選選自H，OH或C_1-3烷基（如甲基，乙基或丙基）。

根據(jù)本發(fā)明，所述親水改性的明膠具有如下結(jié)構(gòu)：