羧甲基可德膠物理水凝膠及其製備方法
2023-08-06 21:48:16
專利名稱：：羧甲基可德膠物理水凝膠及其製備方法
技術領域：
：本發明涉及的是一種高分子材料
技術領域：
的水凝膠及其製備方法，具體是一種羧甲基可德膠物理水凝膠及其製備方法。
背景技術：
：在眾多可用於形成親水膠體的高分子材料中，多糖由於其親水性，生物相容性，可生物降解性等優良特性，是最理想的選擇。可德膠多糖(curdlan)作為一種微生物發酵的直鏈型純1，3-e-D-葡聚糖，除了上述性質外，還具有獨特的凝膠特性，其水懸浮液根據加熱溫度的高低，可形成熱可逆和熱不可逆凝膠[KNishinari,HZhang&T.Funami.Curdlan.In/fe"必oo/:oZ"外(iroca/7arV51(2ndEd.)，Chapter20,567—591，G.0Phillips&P.A.Williams,Eds.,WoodheadPublishingLtd.:England,2009]。但可德膠不溶於水，限制了其在生物醫藥、化妝品和食品等領域的應用。可德膠經羧甲基化改性後，溶解性及生物活性都有明顯提高。作為一種聚陰離子的可德膠多糖衍生物，羧甲基可德膠具有良好的抗腫瘤活性和較強的免疫活性，可作為免疫化妝品中重要的添加劑，在作為藥物緩釋載體方面也有應用前景。多糖水凝膠按交聯方式的不同分為化學凝膠和物理凝膠。通過共價鍵交聯的方法形成的化學凝膠，由於涉及化學交聯劑及有機溶劑的使用，而且這些有機物不易完全除盡，在凝膠中有殘留，因此一般由化學交聯製備的凝膠可能具有潛在的細胞毒性。美國專利US005574023A描述了1，3_e-D-葡聚糖的分子內交聯方法，其中使用的交聯劑就包括二胺、二醯肼等。迄今有不少研究表明，化學交聯產物的安全性、副作用和風險尚有很大存疑[GhoshP.;GuidolinD.PotentialMechanismofActionofIntra—articularHyaluronanTherapyinOsteoarthritis:AretheEffectsMolecularWeightDependent(用於骨關節炎治療的關節內注射透明質酸的作用機理分子量的依賴性？)SeminarsinArthritisandRheumatism2002,32，10-37;Reichenbach，S.;Blank,S.;Rutjes,A.W.S.;Shang，A.;King,E.A.;Di印pe,P.A.;Juni，P.;Trelle，S.，Hylanversushyaluronicacidforosteoarthritisoftheknee:Asystematicreviewandmeta-analysis(在治療骨關節炎中交聯與未交聯透明質酸的對比系統綜述和薈萃分析)Arthritis&Rheumatism-ArthritisCare&Research2007，57，1410-1418]。有別於化學交聯，用物理交聯的方法則可以避免這些不足。物理交聯是通過諸如靜電作用的離子交聯、結晶、氫鍵作用或疏水作用所導致的分子自聚集等形成的。冷凍解凍法是一種簡單易行的物理方法，這種方法是將一定濃度的高分子水溶液在低溫下冷凍一段時間，再在較高溫度下解凍，即會形成物理交聯的高分子水凝膠。一般所形成的水凝膠具有一定強度，在水中只能溶脹而不溶解，而且經過多次冷凍解凍循環的水凝膠強度可得到較大提高。可德膠經羧甲基改性後，溶解性雖有明顯提高，但卻也喪失了在加熱條件下形成凝膠的特性[Y.Jin，HZhang，Y.Yin，KNishinari.ComparisonofcurdlananditscarboxymethylatedderivativebymeansofRheology,DSC,andAFM(可徳膠及其羧甲基衍生物的流變學、DSC和AFM比較研究)CarbohydrateResearch,2006，341:90-99]。因此尋求製備羧甲基可德膠凝膠可在更大程度上提高其應用價值、擴展其應用範圍。經對現有技術文獻的檢索發現，目前尚未有利用冷凍解凍法製備羧甲基可德膠物理水凝膠的技術公開報導。
發明內容本發明針對現有技術存在的上述不足，提供一種羧甲基可德膠物理水凝膠及其製備方法，採用冷凍解凍法製備羧甲基可德膠物理凝膠，即在不添加任何化學交聯劑的情況下，首先將羧甲基可德膠配成不同濃度的水溶液，再調節其PH值，繼而將所得溶液置於低溫下冷凍一段時間後再在室溫下解凍，通過一次或多次冷凍解凍循環，最終製得不同強度的羧甲基可德膠水凝膠。本發明是通過以下技術方案實現的本發明涉及羧甲基可德膠物理水凝膠中羧甲基可德膠的質量百分比為3-20%，餘量為水。所述的羧甲基可德膠的分子式為OR其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.501.0，n的取值為300012000。本發明涉及上述羧甲基可德膠物理水凝膠的製備方法，包括以下步驟-第一步、將羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，配成羧甲基可德膠水溶液。所述的羧甲基可德膠水溶液的質量百分比濃度為0.5%3%;第二步、採用酸調節法調節第一步中製得的羧甲基可德膠溶液的pH值至0.672.4，並靜置備用。所述的酸調節法是指採用lmol/L濃度的HC1逐滴加入到羧甲基可德膠溶液中以調節其pH值。第三步、將第二步中製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-8(TC-18。C溫度下冷凍2472小時，然後取出後在040。C下解凍124小時，重複上述冷凍解凍過程25次，最後採用去離子水進行透析，製得羧甲基可德膠物理凝膠。與現有技術相比，本發明採用冷凍-解凍法製備羧甲基可德膠物理水凝膠，製備方法簡單方便，所得凝膠的強度也可通過增加冷凍解凍循環次數，降低冷凍溫度，延長冷凍時間等方式進行增強；冷凍解凍法形成凝膠過程中，不引入對生物體有毒副作用的化學交聯劑和有機溶劑；由於羧甲基可德膠具有免疫活性和抗腫瘤活性，該物理凝膠在生物醫藥方面，如作為藥物緩釋載體，有著潛在的應用，而且較其它親水膠體具有更大優勢。具體實施例方式下面對本發明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式和具體的操作過程，但本發明的保護範圍不限於下述的實施例。實施例h(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。5(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其pH:1.50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，一次冷凍解凍循環後對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為6.7%，羧甲基可德膠的分子式為其中R為CH2C00H或H,CH2C00H的取代度為0.83,n的取值為3000。(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其p阮50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行二次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為7.4%，羧甲基可德膠的分子式為其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.83，n的取值為3000。(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其pH:1.50，靜置備用。'(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24i:溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，實施例2:實施例3:對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿狀，強度較大的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為7.9%，羧甲基可德膠的分子式為-其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.83，n的取值為3000。實施例4:(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其p^1.50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24。C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得粘稠狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為3.0%，羧甲基可德膠的分子式為其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.50，n的取值為3000。實施例5:(1)準確稱取O.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其pH4.50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿塊狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為18.3%，羧甲基可德膠的分子式為7imageseeoriginaldocumentpage8其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.50，n的取值為12000。實施例6:(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其p阮50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿塊狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為20.0%，羧甲基可德膠的分子式為imageseeoriginaldocumentpage8其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為1.0，n的取值為12000。實施例7:(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其pH:2.40，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24。C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得粘稠狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該凝膠未成塊狀，其組分含量為3.9%，羧甲基可德膠的分子式imageseeoriginaldocumentpage8其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.83，n的取值為3000。實施例8:(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其pH:0.67，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24。C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿狀，強度大的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為18.5%，羧甲基可德膠的分子式為其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.83，n的取值為3000。實施例9:(1)準確稱取0.05g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為0.5%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HCl調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其pH4.50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為8.3%，羧甲基可德膠的分子式為其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.83，n的取值為3000。實施例10:(1)準確稱取0.30g的羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，配製濃度為3%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調節步驟(1)製得的羧甲基可德膠水溶液pH值，使其p阮50，靜置備用。(3)將步驟(2)製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然後取出置於室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即製得海綿狀的羧甲基可德膠物理凝膠，該水凝膠組分含量為13.7%，羧甲基可德膠的分子式為OR其中R為CH2C00H或H，CH2C00H的取代度為0.83，n的取值為3000。比較例l:同上述過程，但調整羧甲基可德膠水溶液p^3.50，經過五次冷凍解凍循環，其結果是羧甲基可德膠水溶液無變化，即未凝膠化。實施例8:羧甲基可德膠的溶解性試驗將實施例3製得的羧甲基可德膠物理凝膠冷凍乾燥後置於200niL磷酸鹽緩衝液(pH-7.4)中定時觀察，30天後也未完全溶解。將實施例3製得的羧甲基可德膠物理凝膠冷凍乾燥後浸入200mL去離子水中，用lraol/L的NaOH調節其p^11.5，30天後也未完全溶解。將實施例3製得的羧甲基可德膠物理凝膠冷凍乾燥後浸入70'C去離子水中，加熱20小時也未完全溶解。比較例2:測定實施例i-io中製得的羧甲基可德膠物理凝膠的平衡溶脹比以及強度，其值列於下表->羧甲基可德膠物理凝膠平衡溶脹比強度(kPa)n/取代度/濃度(%)/pH/循環次數3000/0.83/0.5/1.50/518.011.8323000/0.83/1/1.50/514.742.0323000/0.83/3/1.50/510.484.7523000/0.83/1/0。67/59.882.9073000/0.83/1/2.40/517.391.10310tableseeoriginaldocumentpage11權利要求1、一種羧甲基可德膠物理水凝膠，其特徵在於，其中羧甲基可德膠的質量百分比為3-20％，餘量為水，所述的羧甲基可德膠的分子式為其中R為CH2COOH或H，n的取值為3000～12000。2、根據權利要求1所述的羧甲基可德膠物理水凝膠，其特徵是，所述的CH2C00H的取代度為0.501.0。3、一種根據權利要求1所述的羧甲基可德膠物理水凝膠的製備方法，其特徵在於，包括以下步驟-第一步、將羧甲基可德膠溶於二次蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，配成羧甲基可德膠水溶液,第二步、採用酸調節法調節第一步中製得的羧甲基可德膠溶液的pH值至0.672.4，並靜置備用,第三步、將第二步中製得的溶液密封，置於低溫恆溫槽中，在-80°C-18°C溫度下冷凍2472小時，然後取出後在040。C下解凍124小時，重複上述冷凍解凍過程25次，最後採用去離子水進行透析，製得羧甲基可德膠物理凝膠。4、根據權利要求3所述的羧甲基可德膠物理水凝膠的製備方法，其特徵是，所述的羧甲基可德膠水溶液的質量百分比濃度為0.5%3%。5、根據權利要求3所述的羧甲基可德膠物理水凝膠的製備方法，其特徵是，所述的酸調節法是指採用lmol/L濃度的HC1逐滴加入到羧甲基可德膠溶液中以調節其pH值。全文摘要一種高分子材料
技術領域：
的羧甲基可德膠物理水凝膠及其製備方法，所得水凝膠中羧甲基可德膠的質量百分比為3-20％，餘量為水。其製備方法包括配製羧甲基可德膠水溶液；調節pH值和冷凍解凍處理，與現有技術相比，本發明採用冷凍-解凍法製備羧甲基可德膠物理水凝膠，製備方法簡單方便，所得凝膠的強度也可通過增加冷凍解凍循環次數，降低冷凍溫度，延長冷凍時間等方式進行增強；冷凍解凍法形成凝膠過程中，不引入對生物體有毒副作用的化學交聯劑和有機溶劑；由於羧甲基可德膠具有免疫活性和抗腫瘤活性，該物理凝膠在生物醫藥方面，如作為藥物緩釋載體，有著潛在的應用，而且較其它親水膠體具有更大優勢。文檔編號C08L5/00GK101602814SQ20091005460公開日2009年12月16日申請日期2009年7月9日優先權日2009年7月9日發明者張洪斌,娟鄔申請人:上海交通大學