pH敏感性水凝膠及其製備方法
2023-10-10 10:30:49
專利名稱：pH敏感性水凝膠及其製備方法
技術領域：
本發明涉及一種pH敏感性水凝膠及其製備方法，特別是一種具有半互穿網絡結構的pH敏感性水凝膠及其製備方法。
背景技術：
高分子凝膠是指一種充滿液體的大分子網絡，即由網狀結構的高聚物和溶劑組成。它是介於液體和固體之間的三維網絡，既有液體樣的運動性和流動性，又具有固體樣的形穩性。當大分子骨架具有親水性時，其充滿的液體可以是水或者水溶液，這種凝膠被稱為親水性凝膠，簡稱水凝膠。
智能水凝膠是對外界環境(如溫度、pH、離子強度、光和特異化學物質等)細微變化而作出響應的一類水凝膠。pH敏感性水凝膠是其體積隨環境pH值變化的高分子水凝膠，這種水凝膠可以作為載體，保護蛋白和多肽類藥物，並且使藥物在溫和位置釋放，從而實現藥物經腸胃道給藥的有效性。由於智能水凝膠在藥物控釋系統、記憶開關元件、人造肌肉等方面有著潛在的應用，近十幾年來引起了國內外的廣泛關注。
互穿網絡技術(IPN)是以化學的方法來實現聚合物物理共混的一種新技術。包括全互穿網絡技術(IPN)和半互穿網絡技術(semi-IPN)。在IPN網絡中個聚合物網絡具有相對的獨立性，同時具有一定的依賴性，與單獨的聚合物網絡相比，通過IPN技術形成的聚合物網絡性能更優越。
羧甲基殼聚糖(CMCS)是殼聚糖的衍生物，是一種兩性聚電解質，具有水溶性、保溼性、成膜性、安全無毒性、抗菌性等優良性能，被廣泛應用於化妝品、保鮮、醫藥等方面，是近年來研究較多的殼聚糖衍生物之一。目前對CMCS的研究主要集中在微球的製備和共混體系，對CMCS半互穿網絡水凝膠研究得比較少。馬敬紅等人製備了CMCS/聚(N-異丙基丙烯醯胺)(PNIPAAm)半互穿網絡水凝膠，其中PNIPAAm交聯後形成三維網絡，CMCS以線形分子的形式互穿於網絡中，並研究了水凝膠的溶脹性能。然而交聯的PNIPAAm水凝膠本身無法在體內降解，這就大大限制了其應用。目前，用半互穿網絡技術，製備具有pH敏感性的可生物降解PVME/CMCS水凝膠未見報導。
發明內容
本發明的目的之一在於提供一種具有pH敏感性的水凝膠。
本發明的目的之二在於提供該水凝膠的製備方法。
為達到上述目的，本發明採用如下技術方案一種pH敏感性水凝膠，其特徵在於該水凝膠由羧甲基殼聚糖、聚甲基乙烯基醚、交聯劑戊二醛和水組成，其中羧甲基殼聚糖與聚甲基乙烯基醚的摩爾比為1∶0.25～1.5；交聯劑戊二醛與羧甲基殼聚糖的摩爾比為1∶10～30，餘量為水。
上述的羧甲基殼聚糖通過交聯劑形成交聯網絡，而聚甲基乙烯基醚通過物理作用力半互穿於其中形成半互穿網絡結構的共混物。
上述的羧甲基殼聚糖分子量範圍是10000～20000；所述的聚甲基乙烯基醚分子量範圍20000～50000。
一種上述的pH敏感性水凝膠的製備方法，其特徵在於該方法的具體步驟為攪拌下，將羧甲基殼聚糖和聚甲基乙烯基醚按1∶0.25～1.5的摩爾比溶於去離子水中，並使其充分混合，同時控制羧甲基殼聚糖和聚甲基乙烯基醚的濃度在0.05～0.1M範圍；再按與羧甲基殼聚糖摩爾比為1∶10～30的比例，向上述混合溶液中滴加戊二醛，繼續攪拌反應30～60分鐘，靜置後注入模具中，室溫下乾燥至衡重，即得半互穿網絡pH敏感性水凝膠。
本發明以羧甲基殼聚糖CMCS為交聯網絡，利用氫鍵等物理作用使聚甲基乙烯基醚(PVME)半互穿於其中，並通過控制兩種大分子的投料比例和交聯劑的用量，來調節製得的水凝膠的平衡溶脹度，從而實現水凝膠在不同應用領域的應用。本發明所得水凝膠不僅具有良好的pH敏感性，PVME的加入改善了CMCS又硬又脆的缺點，使得到的材料具有高黏著力和柔軟性，並且這種水凝膠可在一定條件下降解，作為藥物緩釋載體具有潛在應用價值。
具體實施例方式實施例一0.1M羧甲基殼聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按體積比15∶15的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加0.75ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0時的平衡溶脹度為1395％，pH＝3.0時的平衡溶脹度為185％，pH＝4.4時的平衡溶脹度為544％，pH＝7.4時的平衡溶脹度為1622％。
實施例二0.1M羧甲基殼聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按體積比12∶18的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加0.6ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4時的平衡溶脹度分別為630％，322％，129％和409％。
實施例三0.1M羧甲基殼聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按摩爾比18∶12的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加0.9ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4時的平衡溶脹度分別為1052％，93％，330％和1458％。
實施例四0.1M羧甲基殼聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按體積比15∶15的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加1.5ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4時的平衡溶脹度分別為835％，144％，274％和590％。
實施例五0.1M羧甲基殼聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按摩爾比15∶15的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加0.5ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4時的平衡溶脹度分別為729％，502％，284％和857％。
實施例六0.05M羧甲基殼聚糖和0.1M聚甲基乙烯基醚按摩爾比24∶6的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加0.5ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4時的平衡溶脹度分別為977％，92％，309％和1417％。
實施例七0.1M羧甲基殼聚糖和0.05M聚甲基乙烯基醚按摩爾比20∶10的比例混合，磁力攪拌120分鐘，使其充分混合，滴加0.5ml 1wt％的戊二醛，繼續攪拌反應1h，靜置5分鐘後在聚四氟乙烯模具中澆膜，室溫下揮發至衡重。所得水凝膠在20℃下，pH＝1.0，3.0，4.4和7.4時的平衡溶脹度分別為941％，89％，267％和1233％。
權利要求
1.一種pH敏感性水凝膠，其特徵在於該水凝膠由羧甲基殼聚糖、聚甲基乙烯基醚、交聯劑戊二醛和水組成，其中羧甲基殼聚糖與聚甲基乙烯基醚的摩爾比為1∶0.25～1.5；交聯劑戊二醛與羧甲基殼聚糖的摩爾比為1∶10～30，餘量為水。
2.根據權利要求1所述的pH敏感性水凝膠，其特徵在於所述的羧甲基殼聚糖通過交聯劑形成交聯網絡，而聚甲基乙烯基醚通過物理作用力半互穿於其中形成半互穿網絡結構的共混物。
3.根據權利要求1或2所述的pH敏感性水凝膠，其特徵在於所述的羧甲基殼聚糖分子量範圍是10000～20000；所述的聚甲基乙烯基醚分子量範圍20000～50000。
4.一種根據權利要求1所述的pH敏感性水凝膠的製備方法，其特徵在於該方法的具體步驟為攪拌下，將羧甲基殼聚糖和聚甲基乙烯基醚按1∶0.25～1.5的摩爾比溶於去離子水中，並使其充分混合，同時控制羧甲基殼聚糖和聚甲基乙烯基醚的濃度在0.05～0.1M範圍；再按與羧甲基殼聚糖摩爾比為1∶10～30的比例，向上述混合溶液中滴加戊二醛，繼續攪拌反應30～60分鐘，靜置後，室溫下乾燥至衡重，即得半互穿網絡pH敏感性水凝膠。
全文摘要
本發明涉及一種pH敏感性水凝膠及其製備方法。該水凝膠由羧甲基殼聚糖、聚甲基乙烯基醚、交聯劑戊二醛和水組成，其中羧甲基殼聚糖與聚甲基乙烯基醚的摩爾比為1∶0.25～1.5；交聯劑戊二醛與羧甲基殼聚糖的摩爾比為1∶10～30，餘量為水。該水凝膠的製備方法為攪拌下，將羧甲基殼聚糖和聚甲基乙烯基醚按1∶0.25～1.5的摩爾比溶於去離子水中，並使其充分混合，同時控制羧甲基殼聚糖和聚甲基乙烯基醚的濃度在0.05～0.1M範圍；再按與羧甲基殼聚糖摩爾比為1∶10～30的比例，向上述混合溶液中滴加戊二醛，繼續攪拌反應30～60分鐘，靜置後注入模具中，室溫下乾燥至衡重，即得半互穿網絡pH敏感性水凝膠。發明所得水凝膠不僅具有良好的pH敏感性，PVME的加入改善了CMCS又硬又脆的缺點，使得到的材料具有高黏著力和柔軟性，並且這種水凝膠可在一定條件下降解，作為藥物緩釋載體具有潛在應用價值。
文檔編號C08L5/00GK101074286SQ20071004275
公開日2007年11月21日 申請日期2007年6月26日 優先權日2007年6月26日
發明者尹靜波, 鬱楊, 顏世峰, 謝勇濤, 羅坤, 馬嘉, 陳學思 申請人:上海大學