一種木瓜籽膠基pH值敏感型水凝膠的製備方法與流程
2023-06-08 02:13:21 3
本發明屬於複合水凝膠的技術領域，具體涉及一種木瓜籽膠基ph值敏感型水凝膠的製備方法。
背景技術：
水凝膠是一種親水性聚合物，它能夠吸收大量的水分，而自身又不會溶解，具有穩定的三維網絡結構，根據對外界環境的響應程度不同，水凝膠可分為傳統水凝膠和環境敏感性水凝膠，環境敏感性水凝膠能夠對環境的微小變化，如溫度、ph值、磁場、電場等產生響應，被廣泛地應用於藥物控制釋放、固定化酶和組織工程等領域。
根據交聯方式不同，可以將水凝膠分為物理交聯型和化學交聯型兩種。物理交聯法主要通過氫鍵、疏水力、靜電作用力、庫侖力等非共價鍵作用力形成凝膠，具有一定的可逆性，因此，穩定性差和強度低是其應用受到限制的主要原因；而化學交聯法獲得的水凝膠中，聚合物分子鏈間通過共價鍵形式交聯形成三維網絡結構，具有較好的形態和化學穩定性。因此，化學交聯法是目前常用的水凝膠交聯方式，然而，化學交聯反應常涉及到對生物體具有毒副作用的交聯劑、催化劑或難以除去的副產物而使其在生物醫學領域中的應用有所限制。
構成水凝膠的聚合物材料通常分為天然高分子和合成高分子，其中，天然高分子水凝膠由於具有良好的生物安全性成為生物醫學領域備受關注的生物醫用材料，天然多糖是一類廣泛存在於自然界的植物、動物、海藻、微生物等有機體中的天然高分子材料，具有重要的生物學功能，是構成有機生命體的基本物質之一，作為生物材料具有安全、穩定、水溶性良好、生物可降解、來源廣泛和價格低廉等特點。木瓜籽膠是一種天然高分子多糖，其分子量可達到60萬，主要是由木糖、葡萄糖醛酸、半乳糖醛酸、葡萄糖、阿拉伯糖等組成，其中糖醛酸含量佔總糖的三分之一（木瓜籽外衣富含多糖提取物的製備方法，申請號：201510562063.0）。與其他多糖相比，其高含量的糖醛酸所含的羧基更利於形成環境敏感性天然水凝膠材料，減少交聯劑使用量，尤其形成對ph敏感的水凝膠材料。到目前為止未見以木瓜籽膠交聯丙烯醯胺製備ph值敏感型水凝膠製備技術的報導。
技術實現要素：
為了豐富水凝膠的類型，拓寬水凝膠的應用領域，克服現有天然高分子水凝膠結構、降解性及凝膠特性不易調控，合成高分子水凝膠不易降解等方面的不足，滿足藥物、生物活性成分及其它功能成分的控制釋放需求，本發明將可生物降解的木瓜籽膠多糖為基礎原料，開發了一種新型環境敏感型水凝膠材料，本發明的水凝膠所用的木瓜籽膠多糖具有高的糖醛酸含量和超長的分子鏈，與其他多糖材料相比，其在凝膠中鏈的纏結更複雜，凝膠粒子之間的交聯更緊密，因而對功能成分的包覆和釋放特性更優異，可以在低濃度的條件下實現凝膠，在生物醫學領域具有廣泛的應用價值。
本發明的目的在於提供上述多孔水凝膠的應用。本發明製備的水凝膠可以作為藥物釋放載體、傷口敷料等應用到醫藥領域，也可以作為吸附劑應用於化學工業、環境保護等領域。
本發明的目的通過以下技術方案實現（技術路線如圖1所示）：
（1）稱取1g木瓜籽膠加入到250ml三口燒瓶中，再向瓶中加入50至150ml去離子水，在室溫條件下攪拌至溶液無渾濁，通入氮氣排氧5至10分鐘；
（2）向步驟（1）中的體系中加入3.5-10.5ml的n，n-二乙基丙烯醯胺，50至150μl的α-甲基丙烯酸，20至150mg的n，n-亞甲基雙丙烯醯胺，在氮氣保護下，室溫條件攪拌至溶液均勻；
（3）向步驟（2）中的體系中加入40至120mg過硫酸銨和125-375μl的四甲基乙二胺，之後在氮氣保護下，室溫攪拌5分鐘；
（4）反應體系放置20至24小時後，用去離子水清洗3至7天，每隔6小時更換一次去離子水，然後置於冷凍乾燥器中進行冷凍乾燥，最後用自封袋密封好後，置於乾燥器中，即可得到一種木瓜籽膠基環境敏感型水凝膠。
本發明的有益效果：本發明製得的水凝膠有較高的強度、較好的韌度和較快的響應速度，與其他多糖基水凝膠材料相比，交聯劑使用比例低，其對ph值有更好的敏感度，應用範圍更廣泛，具有進步性。
附圖說明
圖1表示本發明的工藝流程圖。
圖2表示本發明的ph值敏感性能圖。
具體實施方式
下面通過實例對本發明作進一步闡述，其目的在於更好理解本發明內容而非限制本發明的保護範圍。
除非另有定義，本文所用術語具有本領域技術人員通常理解的含義。
下述實例中，如無特殊說明，均為常規方法。
實施例
實施例1：
首先稱取1g木瓜籽膠加入到250ml三口燒瓶中，再向瓶中加入30ml去離子水，在室溫至60度條件下溶解至溶液無渾濁，通往氮氣排氧5分鐘；再加入0.05gg過硫酸銨與0.05ml亞甲基乙二胺，之後在氮氣保護下，60度條件下攪拌5分鐘；之後在體系中加入15.0g丙烯酸和0.1g亞甲基雙丙烯醯胺，之後在氮氣保護下，60度下攪拌2小時；反應體系放置24小時後，用去離子水清洗5次，之後用0.05m的naoh浸泡5小時，再用去離子水清洗5次後，在50至55度條件下烘乾至恆重，最後用自封袋密封好後，置於乾燥器中，即可得到一種木瓜籽膠基環境敏感型水凝膠。
實施例2：
稱取2g木瓜籽膠加入到250ml三口燒瓶中，再向瓶中加入40ml去離子水，在室溫至70度條件下溶解至溶液無渾濁，通往氮氣排氧8分鐘；加入0.15g過硫酸銨與0.1ml亞甲基乙二胺，之後在氮氣保護下，70度條件下攪拌8分鐘；向中的體系中加入20g丙烯酸和0.4g亞甲基雙丙烯醯胺，之後在氮氣保護下，70度下攪拌2小時；反應體系放置20小時後，用去離子水清洗7次，之後用0.1m的naoh浸泡5小時，再用去離子水清洗7次後，在50至55度條件下烘乾至恆重，最後用自封袋密封好後，置於乾燥器中，即可得到一種木瓜籽膠基環境敏感型水凝膠。
實施例3：
稱取3g木瓜籽膠加入到250ml三口燒瓶中，再向瓶中加入50ml去離子水，在室溫至80度條件下溶解至溶液無渾濁，通往氮氣排氧10分鐘；加入0.2g過硫酸銨與0.2ml亞甲基乙二胺，之後在氮氣保護下，80度條件下攪拌10分鐘；向體系中加入20.0g丙烯酸和0.5g亞甲基雙丙烯醯胺，之後在氮氣保護下，60至80度下攪拌2小時；反應體系放置24小時後，用去離子水清洗7次，之後用0.1m的naoh浸泡5小時，再用去離子水清洗7次後，在50至55度條件下烘乾至恆重，最後用自封袋密封好後，置於乾燥器中，即可得到一種木瓜籽膠基環境敏感型水凝膠。
測試例4：
對實施例1中製備得到的水凝膠材料進行ph值敏感性能測定。取實施例1中製備的水凝膠材料各50mg分別置於100ml的ph值為1.2、4、6.1、7.4、9.22、11.04的磷酸鹽緩衝液液中，每隔一段時間測定在不同ph的條件下水凝膠的溶脹率。實驗結果如圖2所示。從圖中可以看出，實施例中製備得到的水凝膠在水中的溶脹性能受ph值影響較大，在低的ph如1.2條件下，最大的溶脹只有9%，而在ph值為7.4條件下其溶脹性能最大達到了17%。