[發明專利]一種化學交聯型葡聚糖水凝膠及其制備方法

有效

• 申請號: 201510572711.0
• 申請日: 2015-09-10
• 公開（公告）號: CN105111512B
• 公開（公告）日: 2017-10-27
• 發明（設計）人: 蘇紅瑩;張穩;吳易梅;賈慶明;陜紹云
• 申請（專利權）人: 昆明理工大學
• 主分類號: C08L5/02
• 分類號: C08L5/02;C08J3/24;C08J3/075;C08B37/02
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技術領域

本發明涉及一種化學交聯型葡聚糖水凝膠及其制備方法，屬于生物醫用功能高分子材料技術領域。

背景技術

水凝膠是（Hydrogel）一種聚合物通過物理或化學交聯形成的三維網絡結構，在水溶液中能夠溶脹并保持大量水分而又不能溶解，親水的小分子可以在水凝膠中擴散。二十世紀六十年代，Wichterle和Lim首次合成了交聯的HEMA水凝膠（Nature, 1960. 185: 117-118），它的親水特性和潛在的生物相容性引起了生物材料科學家的較大興趣。這種具有三維網絡結構的水凝膠具有柔軟的、橡膠狀的性質，其物理化學性質類似于活體組織，具有良好的生物相容性，因此作為高吸水材料、外科軟組織填充材料、軟性角膜接觸鏡和皮膚移植材料、隔水混凝土填加劑、石油回收堵水劑等在衛生、生物醫學、建筑、化工等諸多領域得到廣泛的應用。

構成水凝膠的聚合物材料通常分為天然高分子和合成高分子，其中，天然高分子水凝膠由于具有良好的生物安全性成為生物醫學領域備受關注的生物醫用材料（Chemical Reviews, 2001. 101: 1869-1880. Advanced Materials, 2006. 18: 1345-1360. Polymer, 2008. 49: 1993-2007.）。天然多糖是一類廣泛存在于自然界的植物、動物、海藻、微生物等有機體中的天然高分子材料，具有重要的生物學功能，是構成有機生命體的基本物質之一，作為生物材料具有安全、穩定、水溶性良好、生物可降解、來源廣泛和價格低廉等特點。在眾多天然多糖材料中，葡聚糖因具有良好的生物安全性和生物可降解性，作為一種臨時性血漿替代品應用于臨床，因此基于葡聚糖的水凝膠材料作為生物醫用材料具有廣泛的臨床應用前景。

根據交聯方式不同，可以將水凝膠分為物理交聯型和化學交聯型兩種。物理交聯法主要通過氫鍵、疏水力、靜電作用力、庫侖力等非共價鍵作用力形成凝膠，具有一定的可逆性，因此，穩定性差和強度低是其應用受到限制的主要原因；而化學交聯法獲得的水凝膠中，聚合物分子鏈間通過共價鍵形式交聯形成三維網絡結構，具有較好的形態和化學穩定性。因此，化學交聯法是目前常用的水凝膠交聯方式，然而，化學交聯反應常涉及到對生物體具有毒副作用的交聯劑、催化劑或難以除去的副產物而使其在生物醫學領域中的應用有所限制。

發明內容

針對化學交聯型水凝膠作為生物醫用材料中存在的生物安全性問題，本發明提供一種化學交聯型葡聚糖水凝膠及其制備方法。本發明提出以具有良好生物安全性的葡聚糖天然高分子為材料基礎，通過部分醛基化后與多氨基交聯劑進行化學交聯制備化學交聯型葡聚糖水凝膠，交聯過程中副產物僅為水分子，解決了交聯反應副產物的毒性問題。本發明的另一目的是提供上述化學交聯型葡聚糖水凝膠的制備方法，該方法具有制備條件溫和，操作簡單，易于實施的特點，本發明通過以下技術方案實現。

一種化學交聯型葡聚糖水凝膠，其結構式可表示如下：

。

一種上述的化學交聯型葡聚糖水凝膠的制備方法，其具體操作步驟如下：

（1）醛基化葡聚糖的制備

將葡聚糖在室溫下按照固液比為12.5：100g/ml溶解在水中，然后置于冰水浴中按照糖單元/IO₄^-摩爾比為2:1~1:1加入高碘酸鈉獲得混合液，將混合液在室溫、避光條件下攪拌反應2~6h，將攪拌后的溶液用再生纖維素透析袋在去離子水中透析2~3天，透析過程中每3~5h換一次去離子水，透析完成后冷凍干燥得到醛基化程度為40~60%的部分醛基化葡聚糖固體（每100個糖單元中有40~60個被氧化為醛基，具體醛基化程度通過鹽酸羥胺滴定法進行測定）；

（2）醛基化葡聚糖的交聯

將步驟（1）得到的部分醛基化葡聚糖固體溶于去離子水中得到濃度為100~200mg/mL的醛基化葡聚糖水溶液，在室溫下，向醛基化葡聚糖水溶液中加入多氨基交聯劑混合均勻后制備得到葡聚糖水凝膠。

所述步驟（1）中的葡聚糖為分子量10000g/mol~100000g/mol的葡聚糖中的任一種。

所述步驟（2）中多氨基交聯劑為分子結構中帶有兩個或兩個以上氨基的化合物。

所述多氨基交聯劑為乙二胺或分子量為600g/mol~1800g/mol的樹枝狀聚乙烯亞胺中的任一種。

所述多氨基交聯劑加入量為按照部分醛基化葡聚糖中醛基與多氨基交聯劑中氨基的摩爾比為1:1~2:1加入。