一种壳聚糖低温水凝胶及其制备方法_3

文档序号:9319054阅读:来源:国知局
0 -GP溶液逐滴滴加到CS/G0乙酸溶液中,充分搅拌5min至形成棕黄色澄清透明溶 液。
[0049] 本实验共制备了 5种G0浓度为0. 1 % (w/w)的CS/G0/ 0 -GP温敏性溶液,每种 溶液的总体积为10mL,CS浓度为2% (w/v),0 -GP浓度分别为0? 131mol/L、0. 183mol/L、 0?229mol/L、0. 283mol/L和 0? 327mol/L。
[0050] 2. 3. 2GO浓度为0? 2 %和0? 3 % (w/w)的CS/G0/ 0 -GP温敏性溶液的配制
[0051 ] (1)准确称量占溶液总质量0. 2 %和0. 3 %的GO利用超声分散lh分别溶解到9mL 超纯水中,滴加冰乙酸配成乙酸浓度为0. 572% (v/v)的GO乙酸溶液;
[0052] (2)准确称量200mgCS粉末溶解到9mLG0乙酸溶液,磁力搅拌lh使壳聚糖完全 溶解,得到棕黄色的CS/G0乙酸澄清溶液;
[0053] (3)称量lOOOrng0 -GP先溶于0? 5mL超纯水中,逐渐滴加超纯水定容至lmL,搅拌 均匀得到0 -GP澄清溶液;
[0054] (4)将上述两种溶液置于4°C冰箱中一夜,以除去溶液中的气泡,接着在磁力搅拌 下将0 -GP溶液逐滴滴加到CS/G0乙酸溶液中,充分搅拌5min至形成棕黄色澄清透明溶 液;
[0055] 上述溶液最终体积为10mL,CS浓度为2% (w/v),0 -GP浓度为0. 327mol/L,G0浓 度分别为 〇. 2%、0. 3% (w/w)。
[0056] 2. 4CS/G0/ 0 -GP水凝胶的形态学特征测试
[0057] 本实验采用扫描电子显微镜(SEM)来观察CS水凝胶的形貌。因此,需要先将CS 温敏溶液置于37°C水浴锅中保温2h制备壳CS水凝胶样品,接着将CS水凝胶移至-20°C冰 箱中冷冻并进一步放置在真空冷冻干燥机冷冻干燥两天,直到所有溶剂升华完全。冷冻干 燥后的样品被粘贴在双面胶上镀金,并在SEM下观察样品形貌。
[0058] 2. 5流变性质的测试
[0059] 采用德国HAAKRMARSIII模块化高级流变仪对CS水凝胶的成胶温度和成胶时间进 行测试。测定的是凝胶系统的G'(弹性模量)和G"(粘性模量)随温度的变化。成胶 温度扫描和时间扫描测试所用的转子是PP35Ti平板转子,样品体积均为lmL,采用的方法 是动态振荡扫描。成胶温度试验中设定的扫描应力为3Pa,扫描频率为1HZ,温度扫描区间 为20-70°C,温度上升速度为1°C/min。成胶时间试验中设定的扫描应力为3Pa,扫描频率 为1HZ,在37°C下保温15min。随着温度的变化,G'(弹性模量)逐渐开始上升,达到一定 温度时,G'(弹性模量)开始比G"(粘性模量)大,则认为该温度为凝胶温度。在恒温 37°C测成胶时间,达到一定时间时,G'(弹性模量)开始比G"(粘性模量)大,则认为是 凝胶时间。
[0060] 结果与讨论
[0061] 1. CS/0-GP水凝胶表征
[0062] 数码照片显示在25°C下,无论是不同配比的CS/P-GP溶液还是不同G0含量的 CS/G0/ 0 -GP溶液都能保持可流动的液体性质(图1-a),而在37°C水浴保温15min后,尽管 是添加了 0. 1 %的G0的CS/G0/ 0 -GP溶液都能从一个流动的溶液状态转变成不流动的水凝 胶状态(图l-b-6),然而未添加G0的CS/ 0 -GP溶液仍然具有流动性质,尽管0 -GP达到 0. 327mol/L如此高的浓度,CS/0 -GP溶液在37°C保温15min仍具有细微的流动性质(图 l-b-5),而在低浓度的-GP下,CS/ -GP溶液根本无法在37°C水浴保温15min条件下形 成凝胶(图1-b-l到l-b-4)。这说明,随着0 -GP浓度的增加,有可能缩短成胶时间,这与 之前的很多报道相符。数码照片中显示出加了 G0的CS/G0/0 -GP溶液均能在37°C水浴保 温15min后形成棕黄色的不流动水凝胶(图l-b-6到l-b-8),这说明,G0可能具有促进CS/ 0 -GP溶液形成水凝胶的并缩短成胶时间的特性。
[0063] 2. CS/G0/ 0 -GP 水凝胶表征
[0064] 扫描电子显微镜(SEM)图是观察水凝胶内部结构的典型方法,目前已经被广泛应 用在观察CS/ 0 -GP水凝胶多孔结构领域。本实验也采用扫描电子显微镜来观察不同G0含 量的CS/G0/ -GP水凝胶的多孔结构(图2)。可观察到不同G0含量的CS/G0/ -GP水凝胶 都具有敞开的、相互贯通的孔状内部结构,但是孔的数量相对较少。未添加G0的CS/-GP 水凝胶孔径在200-400ym,孔的形状都是较为规整的椭圆形,孔内没有分支,表面没有皱褶 较光滑(图2 (a))。添加了G0的CS/G0/ -GP水凝胶孔径在50-300ym,孔的形状不规则 而出现类似于锯齿形状的孔(图2 (b)),孔内有类似于片状的分支,表面有皱褶较粗糙,可 明显的观察到有一种片状结构覆盖在水凝胶表面并形成皱褶,就像水凝胶披了一层外衣, 孔的数量和密度较未添加G0的小(图2 (b) -3 (d))。这证明了G0已经很好的溶解到水溶液 中并与CS相互交联并附在壳聚糖水凝胶上面,由于G0是具有皱褶的片层结构,很有可能交 叉或覆盖在CS水凝胶内部结构导致CS水凝胶内部的孔径变小、孔的形状不规则、孔内有分 支和孔数量减少。随着G0的含量增加,CS水凝胶的孔径有减小的趋势(图2 (b) -3 (d))。
[0065] 3?成胶温度实验分析
[0066] 3. 1 0-GP浓度对成胶温度的影响
[0067] 图5显示了不同0 -GP浓度对CS温敏溶液成胶温度的影响。图3 ((a) - (f))是 通过流变测试得到的G'(弹性模量)和G"(粘性模量)随温度的变化曲线,通过该变 化曲线得到CS温敏溶液在2%壳聚糖浓度下,不同0 -GP浓度条件下的水凝胶成胶温度。 实验发现,0 -GP浓度为0. 131mol/L的CS水凝胶的成胶温度为48. 5°C(图3(a))、浓度 为0? 183mol/L时成胶温度为45°C(图3(b))、浓度为0? 229mol/L时成胶温度43°C(图 3(c))、浓度为0. 283mol/L时成胶温度为41. 5°C(图3(d))、浓度为0. 327mol/L时成胶温 度为39°C(图3 (e))。(图3 (f))是通过在CS浓度为2%,以0 -GP浓度为横坐标,温度为 纵坐标制得的线性关系曲线。由图可知,在相同CS浓度下,随着0 -GP浓度的增加,CS温 敏溶液的成胶温度逐渐降低,在〇. 327mol/L的0 -GP,成胶温度接近体温,符合本实验的研 究方向。因此,本实验选用0. 327mol/L0 -GP浓度来进行后面的实验。
[0068] 3. 2CS浓度对成胶温度的影响
[0069] 如图4显示,在相同的0 -GP浓度下,无论是低0 -GP浓度还是高0 -GP浓度,CS 浓度为2 %的CS/ 0 -GP温敏溶液的成胶温度均比CS浓度为1. 5 %低了 15-20°C。实验现 象说明CS浓度对CS/ 0 -GP温敏溶液的成胶温度有很大的影响,随着CS浓度的增加,温敏 溶液的成胶温度呈现出迅速降低的趋势。同时我们发现,CS浓度为1. 5%的CS/ 0 -GP温敏 溶液随着0 -GP浓度的增加,成胶温度逐渐降低,这与CS浓度为2%的趋势是一样的。图4 中灰色方形框代表的是在1. 5%CS浓度下,在0? 131mol/L、0. 183mol/Lf3 -GP浓度下,流变 仪无法在20-70°C温度范围中测试出CS/P-GP温敏溶液的成胶温度,有可能的原因是其成 胶温度比70°C更高,也有可能是在相对较低的CS和P-GP浓度下无法形成凝胶。鉴于CS 浓度
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