一种基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法

本发明属于水凝胶，具体涉及一种基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法。

背景技术：

1、天然生物大分子水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，广泛应用于生物医学和药物载体等领域。壳聚糖(chitosan，cs)是一种具有可生物降解和生物相容性的阳离子聚合物，透明质酸钠(sodium hyaluronate，ha)是一种具有非免疫原性和生物降解性的天然阴离子聚合物，透明质酸钠中的羧基与壳聚糖中质子化的氨基在离子键的作用下易形成高密度离子交联网络，网络中同时含有大量氢键和链缠节。两者作为反应性和功能性生物聚合物，形成的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶具有良好的生物相容性和医用潜力。

2、然而，目前已报道的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的非共价制备方法，是通过氢氧化钠/盐溶液浸泡成膜，步骤多，成本相对较高，所制备的水凝胶韧性相对较低，不能满足需要承受一定机械载荷的实际应用。

3、如中国专利cn109939260a公开了一种医用壳聚糖/透明质酸钠偶联水凝胶的制备方法，具体步骤如下：(1)在磁力搅拌条件下，将透明质酸钠加入到氯化钠溶液中搅拌至完全溶解，得到混合物a；(2)调节步骤(1)混合物a的ph值至4.5～5，得到混合物b放至冰浴中待用；(3)将1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐溶于去离子水中，得到混合物c；(4)在冰浴条件下，在步骤(2)混合物b中加入步骤(3)混合物c，搅拌均匀，得到混合物d；(5)将n-羟基琥珀酰亚胺溶于去离子水中，得到混合物e；(6)在步骤(4)混合物d中加入步骤(5)混合物e搅拌均匀，得到混合物f；(7)将步骤(6)混合物f封口后在1～10℃活化10～15h，得到混合物g；(8)在磁力搅拌条件下，将壳聚糖溶于乙酸溶液中，得到混合物h；(9)将步骤(8)混合物h加入到步骤(7)混合物g中，得到混合物i；(10)用naoh溶液调节步骤(9)混合物i的ph值至7.5～8.5，搅拌均匀混合，超声脱泡后静置处理，得到混合物j；(11)步骤(10)混合物j成胶后在－40℃～0℃冷冻6～8个小时后取出，室温解冻，即得到壳聚糖/透明质酸钠偶联水凝胶。该制备方法操作复杂，步骤繁琐，且没有关注到水凝胶的韧性如何。

技术实现思路

1、为解决上述技术问题，本发明提供了一种基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法，所述制备方法基于悬浊液进行调控，能够制备出高韧性高溶胀率的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶。

2、本发明采取的技术方案如下：

3、一种基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

4、(1)将透明质酸钠粉末在水中加热搅拌至完全溶解，随后加入壳聚糖粉末搅拌使其均匀分散；

5、(2)向步骤(1)中加入冰醋酸溶液至壳聚糖完全溶解，并继续搅拌至混合均匀；

6、(3)将步骤(2)得到的反应液在室温下静置；

7、(4)将步骤(3)中的沉淀和悬浊液分离，分别保留沉淀和悬浊液；

8、(5)向步骤(4)中得到的沉淀中加入部分悬浊液，搅拌使均匀分散，得到水凝胶前体液；

9、(6)将步骤(5)中的水凝胶前体液平铺在器皿中，静置烘干；

10、(7)将步骤(6)中烘干的水凝胶浸泡在去离子水中至完全溶胀，即得到高韧性高溶胀的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶。

11、步骤(1)中，透明质酸钠和壳聚糖的质量比为1～100：9。

12、步骤(1)中，透明质酸钠在水中的浓度为0.01％～2％。

13、步骤(2)中，所述冰醋酸的质量浓度为0.5～5.0％。

14、步骤(2)中，加入的冰醋酸溶液的体积为水的体积的20～50％；继续搅拌的时间为5～10min。

15、步骤(2)中，加入冰醋酸溶液时，体系的温度为40～50℃。

16、步骤(3)中，所述静置的时间为2～24h。

17、步骤(5)中，沉淀和悬浊液的体积比为0.5～3：1。

18、步骤(6)中，水凝胶前体液平铺的厚度为0.3～1.2cm。

19、步骤(6)中，静置于40～60℃烘箱中烘干。

20、本发明提供的制备方法制备的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶，具有优秀的拉伸性能、溶胀性能和结构性能可调性等特点，其溶胀率360～680％，应变范围为190～355％。

21、本发明提供的基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法中，首先将透明质酸钠和壳聚糖的混合溶液静置分离出沉淀和悬浊液，再向沉淀中按照特定比例加入悬浊液，沉淀为肉眼可见的毫米级别的大分子聚集体，悬浊液为微米级别的小分子聚集体，两者按合适的比例混合发生渗透交联，可以形成具有高缠结的水凝胶，在后续烘干作用下，水凝胶链进一步自组装，形成链交联和缠结更为紧密的结构，故具有优秀的拉伸性能。此外，由于透明质酸钠具有优异的亲水性，悬浊液中的小分子聚集体也具有亲水性，故随着悬浊液比例的提高，水凝胶的溶胀性能提高。与现有技术相比，本发明具有如下优点：

22、(1)本发明提出的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶制备工艺具有原创性。

23、(2)本发明大幅提高了壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的拉伸性能，同时具有高溶胀性能，提高了实际应用潜力。

24、(3)本发明提出的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶具有结构性能可调性，可根据实际溶胀和机械性能需求，通过调控沉淀和悬浊液混合的比例，来制备出相应壳聚糖/透明质酸钠水凝胶。

25、(4)本发明中水凝胶的制备条件温和，成本低，设备要求不高，且绿色无污染，具有巨大的发展潜力。

技术特征：

1.一种基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，透明质酸钠和壳聚糖的质量比为1～100：9。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，透明质酸钠在水中的浓度为0.01％～2％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述冰醋酸的质量浓度为0.5～5.0％。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加入的冰醋酸溶液的体积为水的体积的20～50％；继续搅拌的时间为5～10min。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，加入冰醋酸溶液时，体系的温度为40～50℃。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中，沉淀和悬浊液的体积比为0.5～3：1。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(6)中，水凝胶前体液平铺的厚度为0.3～1.2cm。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的溶胀率≥400％。

10.如权利要求1-9任意一项所述的制备方法制备得到的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶。

技术总结
本发明公开了一种基于悬浊液调控的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶的制备方法，包括以下步骤：将透明质酸钠粉末在水中加热搅拌至完全溶解，随后加入壳聚糖粉末搅拌使其均匀分散；然后向其中加入冰醋酸溶液至壳聚糖完全溶解，并继续搅拌至混合均匀，在室温下静置，分离得到沉淀和悬浊液；向沉淀中加入部分悬浊液，搅拌使均匀分散，得到水凝胶前体液；将水凝胶前体液平铺在器皿中，静置烘干；再将烘干的水凝胶浸泡在去离子水中至完全溶胀，即得到高韧性高溶胀的壳聚糖/透明质酸钠水凝胶，该制备条件温和，成本低，设备要求不高，且绿色无污染，且可根据需要调控水凝胶的韧性大小，具有巨大的发展潜力。

技术研发人员：聂光军,胡紫微
受保护的技术使用者：安徽工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/10/14