[發明專利]一種高強度殼聚糖基水凝膠的制備方法

有效

• 申請號: 201710257227.8
• 申請日: 2017-04-19
• 公開（公告）號: CN106947020B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 江獻財;張宏翔;孟楓舒;項南平;侯琳熙
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: C08F220/56
• 分類號: C08F220/56;C08F220/06;C08F222/38;C08F2/48;C08L33/26;C08L5/08;C08J3/24
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明公開了一種殼聚糖基高強度水凝膠的制備方法，以殼聚糖為起始原料，以氯化鋁或氯化鐵的水溶液為殼聚糖的溶劑，經加熱得到殼聚糖的水溶液，再在殼聚糖的水溶液中加入計量的丙烯酰胺、丙烯酸、交聯劑N’N?亞甲基雙丙烯酰胺和引發劑，再經超聲溶解后得到均勻溶液，再經光引發或熱引發即可得到高強度殼聚糖基水凝膠。本發明提供的制備方法簡單易行，制備效率高，制備出的凝膠力學性能好，自修復性和回復性高，同時具有好的抗菌性。

技術領域

本發明屬于高分子材料制備技術領域，具體涉及一種殼聚糖基高強度水凝膠的制備方法。

背景技術

高分子水凝膠（Hydrogel）是一類具有化學或物理的三維交聯網絡結構、可吸收大量水分但不溶于水的高分子或大分子聚集體。水凝膠在農用抗干旱、火災處理、人工智能材料和生物醫用材料等領域都有較大的應用前景。但傳統高分子水凝膠存在網絡結構不均勻和機械性能差等缺點，極大的限制了水凝膠在諸多領域的應用，尤其是在人體軟骨組織如肌腱、軟骨和韌帶等替代的生物組織工程領域。

殼聚糖是唯一的一種堿性多糖，其分子鏈上含有大量的活性基團——氨基和羥基，具有良好的成膜性、抗菌性、生物可降解性以及生物相容性。通過生物注射殼聚糖有助于關節軟骨的痊愈，其衍生物二羧甲基殼聚糖與成骨蛋白可以促進軟骨損傷的修復，此外殼聚糖可以提高間葉干細胞的粘附和增殖等生物的特征，在生物組織工程領域有很大的潛在應用。但目前殼聚糖基水凝膠都存在合成工藝復雜和機械性能不佳等問題。

針對殼聚糖基水凝膠較差的力學性能和強度低的問題，本發明提供一種簡易的高性能殼聚糖基高強度水凝膠的制備方法，其先將殼聚糖用氯化鋁或氯化鐵水溶液溶解，再加入丙烯酸和丙烯酰胺單體并引發其進行自由基聚合，得到殼聚糖基高強度水凝膠，拓展了殼聚糖基水凝膠的潛在應用。

發明內容

本發明的目的在于針對現有殼聚糖水凝膠制備中存在的不足，提供一種殼聚糖基高強度水凝膠的制備方法。采用雙網絡水凝膠的構筑方法，以殼聚糖為第一網絡，聚丙烯酰胺-丙烯酸為第二網絡，并以氯化鋁或氯化鐵為殼聚糖的溶劑，在溶解殼聚糖的同時引入Al³⁺或Fe³⁺，Al³⁺或Fe³⁺可與聚丙烯酰胺-丙烯酸鏈上的羧基相互作用，產生絡合鍵，構筑得到物理和化學交聯的雜化雙網絡水凝膠。

為實現上述目的，本發明采用如下方案：

一種殼聚糖基高強度水凝膠的制備方法，是以殼聚糖為起始原料，先經氯化鋁或氯化鐵溶液溶解得到殼聚糖溶液，再加入丙烯酰胺、丙烯酸、N’ N-亞甲基雙丙烯酰胺和引發劑，再經引發丙烯酰胺和丙烯酸的自由基聚合，即可得到殼聚糖基高強度水凝膠。

所述方法具體包括如下步驟：

1）將殼聚糖加入去離子水中，再加入氯化鋁或氯化鐵，加熱攪拌得到殼聚糖水溶液；水溶液中，殼聚糖濃度為2 ~5 wt%，氯化鋁或氯化鐵濃度為1~3 wt%；

2）往步驟1）的殼聚糖水溶液中加入丙烯酰胺、丙烯酸、交聯劑N’ N-亞甲基雙丙烯酰胺和引發劑，經超聲得到均勻溶液；丙烯酰胺的加入量為殼聚糖重量的10~15倍，丙烯酸的加入量為殼聚糖重量的0.5~1.1倍，N’ N-亞甲基雙丙烯酰胺加入量為丙烯酰胺和丙烯酸總重量的0.05~0.08 wt%，引發劑的加入量為丙烯酰胺和丙烯酸總重量的1~4 wt%；

3）將步驟2）中得到的均勻溶液置于水浴加熱或紫外光照下引發聚合，即可得到殼聚糖基高強度水凝膠。

引發劑可選用光引發劑或熱引發劑如過硫酸鉀、過硫酸銨等。

一種如上所述的制備方法得到殼聚糖基高強度水凝膠，力學性能好，自修復性高，同時具有好的抗菌性。

本發明的顯著優點在于：