專利名稱：一種聚谷氨酸水凝膠的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物可降解型高分子吸水劑的制備方法，具體說是一種以聚谷氨酸為 主要原料制備水凝膠的方法。
背景技術(shù)：
查閱國內(nèi)外文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)關(guān)于聚谷氨酸水凝膠制備的方法，包括物理交聯(lián)法和化學(xué)交 聯(lián)法。其中，采用物理輻射交聯(lián)的方法與化學(xué)交聯(lián)相比交聯(lián)條件溫和，在常溫常壓下即可進(jìn) 行，生產(chǎn)過程簡單，不必加交聯(lián)劑，產(chǎn)品不需額外消毒，沒有二次污染。但輻射交聯(lián)所需設(shè)備 龐大，成本較高，還可能產(chǎn)生各種副反應(yīng)，輻射劑量及輻射劑量率需要特別調(diào)節(jié)。尤其是輻 射設(shè)備的安裝與安全管理會造成一些不便；化學(xué)交聯(lián)法制備聚谷氨酸水凝膠，反應(yīng)大多在 有機(jī)溶劑中進(jìn)行；反應(yīng)時(shí)間長，大多在40 48小時(shí)以上。其中一種制備方法是聚谷氨酸水溶液濃度為120g/L，以乙二醇縮水甘油醚為交聯(lián) 劑，用量為聚谷氨酸單體摩爾量的18. 75%，反應(yīng)體系pH環(huán)境為5. 0，在60°C下反應(yīng)44 48小時(shí)，溫度降低時(shí)反應(yīng)時(shí)間更長，可得到吸水率為950g/g的吸水性樹脂(高分子材料 科學(xué)與工程2003. 19(2) :203 205)。另一種制備方法是聚谷氨酸0. 2g，以1，4-丁二醇 二縮水甘油醚為交聯(lián)劑，加入量為16mg，并以8mg溴化四乙胺作催化劑，溶解于Iml 二甲 基亞砜里，保持60°C水浴搖床反應(yīng)48小時(shí)，可以得到吸水率800g/g的水凝膠(Materials Science-Poland, 2009, 27 (1) :319 327)。還有一種方法是將 0. 5g 聚谷氨酸溶于 20mL N-甲基吡咯烷酮中，油浴60°C及磁力攪拌條件下加入0. 325gNaHC03,持續(xù)加熱攪拌2小時(shí) 后，加入155 μ L溴代正丁烷及45 μ L烯丙基溴，恒溫?cái)嚢桴セ?9小時(shí)，將反應(yīng)液自然冷卻 至室溫，靜置使反應(yīng)過程中產(chǎn)生的溴化鈉自然沉降，取上清液，加入乙醚振蕩后靜置，使酯 化后的聚谷氨酸形成絮狀沉淀析出，沉淀再加入乙醚洗滌數(shù)次后，旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)至干，得到干燥 的酯化的聚谷氨酸，將0. Ig酯化的聚谷氨酸溶解于ImL去離子水中，油浴80°C及磁力攪拌 條件下，充N2保護(hù)，加入ImLmo. 06%偶氮二異丁腈丙酮溶液及40 μ L的甲基丙烯酸羥乙酯 引發(fā)交聯(lián)，持續(xù)加熱攪拌1小時(shí)后，加入2mL的0. 06%偶氮二異丁腈丙酮溶液，反應(yīng)1小時(shí) 后停止攪拌保持溫度80°C靜置2小時(shí)，最后快速加蓋，室溫密封靜置3天，得到的水凝膠吸 水率只有 45g/g(Journal of Clinical Rehabilitative Tissue Engineering Research, 2008，12(1) 56 60)。這些制備方法都需要復(fù)雜的反應(yīng)條件以及制備操作過程，所得到的水凝膠吸水倍 率都不很高，并且反應(yīng)原料都是在最初加入后就不再進(jìn)行其它操作，反應(yīng)時(shí)間都很長，給聚 谷氨酸水凝膠的制備帶來困難。中國發(fā)明專利200410004665. 6公開的用聚谷氨酸為主要原料制備水凝膠的方法 中，所使用的制備原料是生產(chǎn)聚谷氨酸的發(fā)酵粗提液以及多種環(huán)氧化合物的混合物質(zhì)作交 聯(lián)劑，該方法制備水凝膠所需反應(yīng)時(shí)間為20小時(shí)，所得的聚谷氨酸的水凝膠吸水倍率能達(dá) 到5000倍。但是該方法有幾方面不足，制備過程中，所用的交聯(lián)劑加量僅6%，能達(dá)到的最 大交聯(lián)程度比較低，交聯(lián)反應(yīng)需要20小時(shí)，反應(yīng)時(shí)間比較長；所使用的原料都是混合物、粗提液，成份復(fù)雜，使得制備得到的水凝膠不易于純化，具體組成不清楚，用于要求較高的醫(yī) 藥行業(yè)還存在不足；凝膠的吸水倍率5000倍需要經(jīng)過長達(dá)120小時(shí)的溶脹時(shí)間才能達(dá)到， 溶脹24小時(shí)后的水凝膠僅能溶脹450倍，對于需要大量吸脹或快速吸脹的用途還顯不足。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用聚谷氨酸制備水凝膠時(shí)，采用小分子的交聯(lián)劑乙二醇二縮水甘油醚， 在水溶液中進(jìn)行制備反應(yīng)，并且制備過程中每隔一段時(shí)間調(diào)節(jié)反應(yīng)體系PH值回至初始值。 具體制備方法包括稱取一定量聚谷氨酸溶解于蒸餾水中，得到15% 30%的聚谷氨酸 水溶液；按聚谷氨酸單體摩爾量的20% 50%加入相應(yīng)量的乙二醇二縮水甘油醚，攪拌均 勻，調(diào)節(jié)整個體系的pH環(huán)境為3 5，在40 80°C下恒溫反應(yīng)；每隔1 2小時(shí)調(diào)節(jié)體系 PH至初始值；反應(yīng)4 10小時(shí)后，形成水凝膠，取出制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，采 用冷凍干燥或真空干燥或微波干燥等方法進(jìn)行干燥。調(diào)節(jié)體系pH采用lmol/LHCl溶液。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的顯著優(yōu)點(diǎn)是反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行，有利于環(huán)保； 制備時(shí)間短，所得水凝膠吸水率高，溶脹速率快，具有生物可降解性。由本發(fā)明方法制得的 水凝膠可用于藥物載體、醫(yī)療衛(wèi)生用品、農(nóng)林園藝用保水劑、化妝品與食品增稠劑以及防結(jié) 露劑、絮凝劑和水處理劑等。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 聚谷氨酸1. 0975g，加水5ml，乙二醇二縮水甘油醚0. 530ml，調(diào)節(jié)反應(yīng)體 系初始PH為4. 6，60°C下恒溫反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，pH逐漸加大，每隔2個小時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng) 體系pH為4. 6，反應(yīng)7小時(shí)后形成水凝膠。取出制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，再凍干 干燥。溶于去離子水5分鐘達(dá)到溶脹平衡，吸水率達(dá)2200g/g。實(shí)施例2 聚谷氨酸1. 5790g，加水5ml，乙二醇二縮水甘油醚0. 762ml，調(diào)節(jié)反應(yīng)體 系初始PH為4，50°C下恒溫反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，pH逐漸加大，每1個小時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系 PH為4，反應(yīng)8小時(shí)后形成水凝膠。取出制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，再真空烘干干 燥，得到吸水率1600g/g的水凝膠。實(shí)施例3 聚谷氨酸1.0975g，加水5ml，乙二醇二縮水甘油醚0.530ml，調(diào)節(jié)反應(yīng)體 系初始PH為4. 6，60°C下恒溫反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，pH逐漸加大，每1個小時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)體 系PH為4. 6，反應(yīng)6小時(shí)后形成水凝膠。取出制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，再凍干干 燥，得到吸水率2000g/g的水凝膠。實(shí)施例4 聚谷氨酸1. 5790g，加水5ml，乙二醇二縮水甘油醚0. 762ml，調(diào)節(jié)反應(yīng)體 系初始PH為4，50°C下恒溫反應(yīng)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，pH逐漸加大，每2個小時(shí)調(diào)節(jié)反應(yīng)體系 PH為4，反應(yīng)10小時(shí)后形成水凝膠。取出制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，再微波干燥， 得到吸水率1700g/g的水凝膠。
權(quán)利要求
一種聚谷氨酸水凝膠的制備方法，采用小分子的交聯(lián)劑乙二醇二縮水甘油醚，在水溶液中進(jìn)行制備反應(yīng)，其特征在于制備過程中每隔一段時(shí)間調(diào)節(jié)反應(yīng)體系pH值回至初始值。具體制備方法包括稱取一定量聚谷氨酸溶解于蒸餾水中，得到15％～30％的聚谷氨酸水溶液；按聚谷氨酸單體摩爾量的20％～50％加入相應(yīng)量的乙二醇二縮水甘油醚，攪拌均勻，調(diào)節(jié)整個體系的pH環(huán)境為3～5，在40～80℃下恒溫反應(yīng)；每隔1～2小時(shí)調(diào)節(jié)體系pH回至初始值；反應(yīng)4～10小時(shí)后，形成水凝膠，取出制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，采用冷凍干燥或真空干燥或微波干燥等方法進(jìn)行干燥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚谷氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于調(diào)節(jié)體系PH采用 lmol/LHCl 溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚谷氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于反應(yīng)的最佳PH值 為 4. 6。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚谷氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于反應(yīng)的最佳溫度 為 60 0C ο
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的聚谷氨酸水凝膠的制備方法，其特征在于當(dāng)Y-PGA質(zhì)量分 數(shù)18%,pH 4. 6、60°C、EGDGE y -PGA = 0. 4、每隔2小時(shí)采用lmol/L HCl溶液調(diào)節(jié)反應(yīng)體 系pH為4. 6時(shí)，得到的水凝膠吸水率高，為2200倍。
全文摘要
本發(fā)明公開一種聚谷氨酸水凝膠的制備方法，是以聚谷氨酸為主要原料、乙二醇二縮水甘油醚為交聯(lián)劑、反應(yīng)過程中每隔一定時(shí)間調(diào)節(jié)體系pH值制備水凝膠的方法，包括將15％～30％聚谷氨酸溶解于蒸餾水中，按聚谷氨酸單體摩爾量的20％～50％加入相應(yīng)量的乙二醇二縮水甘油醚，攪拌均勻，調(diào)節(jié)體系的pH環(huán)境為3-5，在40-80℃反應(yīng)，每1～2小時(shí)調(diào)節(jié)體系pH至初始值，反應(yīng)時(shí)間4-10小時(shí)；制備好的水凝膠進(jìn)行充分溶脹透析，干燥。反應(yīng)在水溶液中進(jìn)行，有利于環(huán)保；制備時(shí)間短，所得水凝膠吸水率高，溶脹速率快，具有生物可降解性。由本發(fā)明方法制得的水凝膠可用于藥物載體、醫(yī)療衛(wèi)生用品、農(nóng)林園藝用保水劑、化妝品與食品增稠劑以及防結(jié)露劑、絮凝劑和水處理劑等。
文檔編號C08J3/24GK101891954SQ20101020616
公開日2010年11月24日 申請日期2010年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年6月23日
發(fā)明者宋存江, 曹名鋒, 洪彥航, 王淑芳, 胡玉彬 申請人:南開大學(xué)