專利名稱：：羧甲基可德膠物理水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及的是一種高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
的水凝膠及其制備方法，具體是一種羧甲基可德膠物理水凝膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
：在眾多可用于形成親水膠體的高分子材料中，多糖由于其親水性，生物相容性，可生物降解性等優(yōu)良特性，是最理想的選擇?？傻履z多糖(curdlan)作為一種微生物發(fā)酵的直鏈型純1，3-e-D-葡聚糖，除了上述性質(zhì)外，還具有獨特的凝膠特性，其水懸浮液根據(jù)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]。但可德膠不溶于水，限制了其在生物醫(yī)藥、化妝品和食品等領(lǐng)域的應(yīng)用?？傻履z經(jīng)羧甲基化改性后，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(yīng)用前景。多糖水凝膠按交聯(lián)方式的不同分為化學(xué)凝膠和物理凝膠。通過共價鍵交聯(lián)的方法形成的化學(xué)凝膠，由于涉及化學(xué)交聯(lián)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(xué)交聯(lián)制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(nèi)交聯(lián)方法，其中使用的交聯(lián)劑就包括二胺、二酰肼等。迄今有不少研究表明，化學(xué)交聯(lián)產(chǎn)物的安全性、副作用和風險尚有很大存疑[GhoshP.;GuidolinD.PotentialMechanismofActionofIntra—articularHyaluronanTherapyinOsteoarthritis:AretheEffectsMolecularWeightDependent(用于骨關(guān)節(jié)炎治療的關(guān)節(jié)內(nèi)注射透明質(zhì)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(guān)節(jié)炎中交聯(lián)與未交聯(lián)透明質(zhì)酸的對比系統(tǒng)綜述和薈萃分析)Arthritis&Rheumatism-ArthritisCare&Research2007，57，1410-1418]。有別于化學(xué)交聯(lián)，用物理交聯(lián)的方法則可以避免這些不足。物理交聯(lián)是通過諸如靜電作用的離子交聯(lián)、結(jié)晶、氫鍵作用或疏水作用所導(dǎo)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(lián)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(jīng)過多次冷凍解凍循環(huán)的水凝膠強度可得到較大提高?？傻履z經(jīng)羧甲基改性后，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(xué)、DSC和AFM比較研究)CarbohydrateResearch,2006，341:90-99]。因此尋求制備羧甲基可德膠凝膠可在更大程度上提高其應(yīng)用價值、擴展其應(yīng)用范圍。經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻的檢索發(fā)現(xiàn)，目前尚未有利用冷凍解凍法制備羧甲基可德膠物理水凝膠的技術(shù)公開報道。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述不足，提供一種羧甲基可德膠物理水凝膠及其制備方法，采用冷凍解凍法制備羧甲基可德膠物理凝膠，即在不添加任何化學(xué)交聯(lián)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(diào)節(jié)其PH值，繼而將所得溶液置于低溫下冷凍一段時間后再在室溫下解凍，通過一次或多次冷凍解凍循環(huán)，最終制得不同強度的羧甲基可德膠水凝膠。本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的本發(fā)明涉及羧甲基可德膠物理水凝膠中羧甲基可德膠的質(zhì)量百分比為3-20%，余量為水。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(fā)明涉及上述羧甲基可德膠物理水凝膠的制備方法，包括以下步驟-第一步、將羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，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(zhì)量百分比濃度為0.5%3%;第二步、采用酸調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)第一步中制得的羧甲基可德膠溶液的pH值至0.672.4，并靜置備用。所述的酸調(diào)節(jié)法是指采用lmol/L濃度的HC1逐滴加入到羧甲基可德膠溶液中以調(diào)節(jié)其pH值。第三步、將第二步中制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-8(TC-18。C溫度下冷凍2472小時，然后取出后在040。C下解凍124小時，重復(fù)上述冷凍解凍過程25次，最后采用去離子水進行透析，制得羧甲基可德膠物理凝膠。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用冷凍-解凍法制備羧甲基可德膠物理水凝膠，制備方法簡單方便，所得凝膠的強度也可通過增加冷凍解凍循環(huán)次數(shù)，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(xué)交聯(lián)劑和有機溶劑；由于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(yī)藥方面，如作為藥物緩釋載體，有著潛在的應(yīng)用，而且較其它親水膠體具有更大優(yōu)勢。具體實施例方式下面對本發(fā)明的實施例作詳細說明，本實施例在以本發(fā)明技術(shù)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(fā)明的保護范圍不限于下述的實施例。實施例h(1)準確稱取0.10g的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。5(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，一次冷凍解凍循環(huán)后對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行二次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24i:溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，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制得海綿狀，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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24。C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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7<image>imageseeoriginaldocumentpage8</image>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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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<image>imageseeoriginaldocumentpage8</image>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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24。C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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<image>imageseeoriginaldocumentpage8</image>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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為1%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24。C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制得海綿狀，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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為0.5%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HCl調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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的羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，配制濃度為3%的羧甲基可德膠水溶液。(2)用lmol/L的HC1調(diào)節(jié)步驟(1)制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)制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-24'C溫度下冷凍48小時，然后取出置于室溫下解凍2小時，再進行四次上述冷凍解凍循環(huán)，對所得凝膠在去離子水中透析除盡酸和氯化鈉等組分即制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(diào)整羧甲基可德膠水溶液p^3.50，經(jīng)過五次冷凍解凍循環(huán)，其結(jié)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制得的羧甲基可德膠物理凝膠冷凍干燥后置于200niL磷酸鹽緩沖液(pH-7.4)中定時觀察，30天后也未完全溶解。將實施例3制得的羧甲基可德膠物理凝膠冷凍干燥后浸入200mL去離子水中，用lraol/L的NaOH調(diào)節(jié)其p^11.5，30天后也未完全溶解。將實施例3制得的羧甲基可德膠物理凝膠冷凍干燥后浸入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中制得的羧甲基可德膠物理凝膠的平衡溶脹比以及強度，其值列于下表->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(huán)次數(shù)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。67/59.882.9073000/0.83/1/2.40/517.391.10310<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>權(quán)利要求1、一種羧甲基可德膠物理水凝膠，其特征在于，其中羧甲基可德膠的質(zhì)量百分比為3-20％，余量為水，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(jù)權(quán)利要求1所述的羧甲基可德膠物理水凝膠，其特征是，所述的CH2C00H的取代度為0.501.0。3、一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的羧甲基可德膠物理水凝膠的制備方法，其特征在于，包括以下步驟-第一步、將羧甲基可德膠溶于二次蒸餾水中，攪拌使其完全溶解，配成羧甲基可德膠水溶液,第二步、采用酸調(diào)節(jié)法調(diào)節(jié)第一步中制得的羧甲基可德膠溶液的pH值至0.672.4，并靜置備用,第三步、將第二步中制得的溶液密封，置于低溫恒溫槽中，在-80°C-18°C溫度下冷凍2472小時，然后取出后在040。C下解凍124小時，重復(fù)上述冷凍解凍過程25次，最后采用去離子水進行透析，制得羧甲基可德膠物理凝膠。4、根據(jù)權(quán)利要求3所述的羧甲基可德膠物理水凝膠的制備方法，其特征是，所述的羧甲基可德膠水溶液的質(zhì)量百分比濃度為0.5%3%。5、根據(jù)權(quán)利要求3所述的羧甲基可德膠物理水凝膠的制備方法，其特征是，所述的酸調(diào)節(jié)法是指采用lmol/L濃度的HC1逐滴加入到羧甲基可德膠溶液中以調(diào)節(jié)其pH值。全文摘要一種高分子材料
技術(shù)領(lǐng)域：
的羧甲基可德膠物理水凝膠及其制備方法，所得水凝膠中羧甲基可德膠的質(zhì)量百分比為3-20％，余量為水。其制備方法包括配制羧甲基可德膠水溶液；調(diào)節(jié)pH值和冷凍解凍處理，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明采用冷凍-解凍法制備羧甲基可德膠物理水凝膠，制備方法簡單方便，所得凝膠的強度也可通過增加冷凍解凍循環(huán)次數(shù)，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(xué)交聯(lián)劑和有機溶劑；由于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(yī)藥方面，如作為藥物緩釋載體，有著潛在的應(yīng)用，而且較其它親水膠體具有更大優(yōu)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(yōu)先權(quán)日2009年7月9日發(fā)明者張洪斌,娟鄔申請人:上海交通大學(xué)