[發明專利]一種羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 201811375210.3
• 申請日: 2018-11-19
• 公開（公告）號: CN109517193B
• 公開（公告）日: 2021-03-16
• 發明（設計）人: 何廣華;趙灑;柴赟;曹繼龍;王程
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C08J3/075
• 分類號: C08J3/075;C08J3/24;C08L5/08;C08L29/04
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;閉釗

本發明涉及一種羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠及其制備方法和應用，主要解決現有殼聚糖基水凝膠質地較脆易破碎、所使用的交聯劑生物安全性不夠好等問題。該水凝膠以羧乙基殼聚糖為基質，與聚乙烯醇共混后采用氧化海藻酸鈉?硼酸復合交聯體系進行交聯，由此構建了一種新型多重交聯網絡結構，其不僅具有優異的自愈合性能、溶脹性能、平衡含水量、pH響應性和力學性能，而且降解性、平衡含水量、凝膠時間和溶脹性等參數均可以靈活調控，能夠滿足不同應用場景和用途需求。

技術領域

本發明涉及生物醫用材料技術領域，具體涉及一種羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠及其制備方法和應用。

背景技術

水凝膠在醫療、組織工程和農業等領域應用廣泛。常見的水凝膠材料在使用過程中通常伴隨著斷裂或破損，這會嚴重影響其性能，并大大縮短了材料的使用壽命。自愈合水凝膠是指在被破壞(斷裂或破損)后能自我修復，且自我修復后性能可以完全恢復或恢復到接近破壞前狀態的一類水凝膠。自愈合水凝膠一方面可以延長材料的使用壽命，另一方面由于水凝膠中含有大量的水，與生物組織相近，其破碎成小碎片后依然可以自愈的特性，使其可以應用于微創或注射植入等醫用領域。

殼聚糖作為一種含氮的天然多糖類物質，具有獨特的生物相容性、無毒和易于降解等優點。為了賦予殼聚糖更多功能特性，可對其進行衍生化改性。殼聚糖衍生物不僅保留了原有優點，還增強了其自身的某些性質(如保濕性、抗菌性、吸水性等)。因此，殼聚糖及其衍生物已成為一類理想的水凝膠材料和生物醫用材料。在眾多殼聚糖衍生物中，羧乙基殼聚糖的制備工藝綠色、簡單，只需通過邁克爾加成反應一步合成。另外，羧乙基殼聚糖由于對原有的部分氨基進行了改性，在保留一部分氨基的同時又顯著改善了其水溶性。

由于殼聚糖分子中含有大量氨基，因此在利用其制備水凝膠時通常采用戊二醛等進行交聯，但是戊二醛具有一定毒性，在生物醫用材料方面受到限制。另一方面，現有技術制得的殼聚糖水凝膠(如CN103769062A、CN105288704A等)力學性能不足，表現為質地較脆、容易破碎，基本不具備自愈合能力，嚴重影響了使用效果。上述問題在一定程度上限制了殼聚糖水凝膠在生物醫藥材料方面的應用，急需開發一種性能更好、具備自愈合能力的殼聚糖基水凝膠。

發明內容

本發明的目的在于解決現有殼聚糖基水凝膠質地較脆、容易破碎等問題，提供一種新型羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠，該水凝膠具有優異的自愈合能力、溶脹性能、平衡含水量、pH響應和力學性能，且降解性、平衡含水量、凝膠時間和溶脹性等參數均可以靈活調控。為實現上述目的，本發明所采用的技術方案如下：

一種羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠，由羧乙基殼聚糖與聚乙烯醇在水溶液中復合后，再通過氧化海藻酸鈉和硼酸共同交聯而成。

上述羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠的制備方法具體如下：首先將聚乙烯醇和羧乙基殼聚糖溶于水中，得到羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇復合溶液；接著利用氧化海藻酸鈉和硼酸配制混合交聯劑溶液；最后將羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇復合溶液與混合交聯劑溶液混合進行交聯反應，得到目標產物——羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇自愈合水凝膠。

進一步的，羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇復合溶液中羧乙基殼聚糖與聚乙烯醇的質量比為X:(1－X)，其中0.25≤X≤0.75。

進一步的，羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇復合溶液中羧乙基殼聚糖與聚乙烯醇的總濃度為50-100g/L，配制時需將水加熱至80-90℃，優選為90℃。

進一步的，混合交聯劑溶液中氧化海藻酸鈉與硼酸的質量比為48-52:1，優選為50:1。

進一步的，混合交聯劑溶液中硼酸的濃度為1.9-2.1g/L，優選為2g/L。

進一步的，混合進行交聯反應時，羧乙基殼聚糖/聚乙烯醇復合溶液與混合交聯劑溶液的體積比為1:0.02-0.1。

進一步的，混合交聯反應的溫度為25-35℃，反應時間為20-28h。