專利名稱：一種光響應(yīng)可逆殼聚糖水凝膠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于天然高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光響應(yīng)可逆殼聚糖水凝膠及其制備方法。
背景技術(shù)：
殼聚糖是自然界中唯一的陽(yáng)性線性多糖，其基本單位為葡萄糖胺，具有生物相容性好、無(wú)毒副作用、來(lái)源豐富等特點(diǎn)，己在食品工業(yè)、藥物制劑、醫(yī)用高分子材料的合成等領(lǐng)域得到廣泛的開發(fā)和應(yīng)用?；诓煌瑱C(jī)理(共價(jià)、離子、氫鍵)，殼聚糖可以形成水凝膠，這已經(jīng)有不少相關(guān)報(bào)道。殼聚糖與戊二醛等可以形成化學(xué)凝膠，也可以和巰基乙酸、丙烯酸、草酸等形成物理凝膠。另外殼聚糖與金屬離子或是其他生物聚合物(例如:還原膠、卡拉膠等)通過(guò)靜電作用形成離子交聯(lián)鍵而成為凝膠。然而，這些殼聚糖水凝膠的形成均需另外加入交聯(lián)劑如戊二醛等，交聯(lián)劑的使用存在以下缺陷:(I)由于戊二醛與殼聚糖上氨基發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)極為迅速，導(dǎo)致戊二醛與殼聚糖水溶液很難混合均勻；(2)由于溶液黏度很大，難以在體系交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生之前除去溶液中大量的氣泡，導(dǎo)致凝膠內(nèi)部存在大量的氣孔，凝膠的均勻性很差，溶脹過(guò)程中極易發(fā)生破碎；(3)很多藥物都帶有氨基，若實(shí)施原位載藥，極易與戊二醛發(fā)生反應(yīng)；(4)戊二醛有毒，殘留對(duì)人體有害。為了消除使用化學(xué)交聯(lián)劑而帶來(lái)的諸多弊端，對(duì)于不需要化學(xué)交聯(lián)劑的光交聯(lián)水凝膠的研究已引起人們的極大關(guān)注。光交聯(lián)作用可以使高分子之間形成共價(jià)鍵而獲得水凝膠，這種交聯(lián)作用可以快速而有效地交聯(lián)聚合物分子，而且對(duì)水凝膠的形成具有時(shí)間和空間上的可控性。最近，一種 紫外光引發(fā)交聯(lián)的殼聚糖水凝膠引起了很多人的關(guān)注，即在殼聚糖的氨基上引入疊氮基(疊氮苯甲酸)以得到可發(fā)生光交聯(lián)作用的殼聚糖衍生物，其溶液在紫外光照射下形成水凝膠，可是這種水凝膠不具有可逆性，作為生物黏附材料、組織工程及可控釋放藥物載體方面應(yīng)用有很大的局限性。本專利發(fā)明了一種新型的光響應(yīng)可逆殼聚糖水凝膠。通過(guò)殼聚糖的氨基酰胺化反應(yīng)引入光響應(yīng)可逆的香豆素基團(tuán)；用波長(zhǎng)為365nm紫外光照射這種殼聚糖衍生物的水溶液，可以得到具有生物黏附性的殼聚糖水凝膠，然后再用波長(zhǎng)254nm紫外光照射又轉(zhuǎn)變?yōu)闅ぞ厶撬苣z。結(jié)果表明，這種光響應(yīng)可逆殼聚糖水凝膠具有方便使用、順應(yīng)性良好、時(shí)空可控性強(qiáng)的特點(diǎn)。它還具有在創(chuàng)傷面保持一個(gè)較長(zhǎng)時(shí)期的最佳濕潤(rùn)環(huán)境以及促細(xì)胞遷移的優(yōu)點(diǎn)。這種殼聚糖水凝膠的生物相容性良好，作為組織工程粘結(jié)劑、傷口愈合敷料、藥物可控釋放載體材料具有廣闊的應(yīng)用前景。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種不含任何交聯(lián)劑，具有光響應(yīng)可逆的殼聚糖水凝膠及其制備方法。本發(fā)明所提供的制備光交聯(lián)殼聚糖水凝膠的方法，以殼聚糖為起始物，首先在異丙醇溶劑中進(jìn)行堿化，然后與氯乙酸反應(yīng)，控制反應(yīng)的PH值，得到主要產(chǎn)物6-0取代的羧甲基殼聚糖；羧甲基殼聚糖的氨基與端羧基香豆素在一定條件下發(fā)生酰化反應(yīng)，引入光響應(yīng)活性的香豆素基團(tuán)，得到光響應(yīng)可逆的殼聚糖衍生物；然后以一定波長(zhǎng)的紫外光照射一定濃度的光響應(yīng)可逆殼聚糖衍生物的水溶液數(shù)秒，得到殼聚糖的水凝膠，改變紫外光的波長(zhǎng)照射所得凝膠即可得到殼聚糖溶膠。上述方法中，殼聚糖與異丙醇的配比為0.05 5g/mL，當(dāng)殼聚糖的質(zhì)量為20g時(shí)，50% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氫氧化鈉溶液的用量為10 200mL，氯乙酸的用量為10 50g，反應(yīng)溫度為0 100°C，反應(yīng)時(shí)間為I 24小時(shí)。上述方法中，羧甲基殼聚糖與端羧基香豆素的?；磻?yīng)條件為:羧甲基殼聚糖的量為IOOmg時(shí)，1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺(EDC)的用量為I lOmmol，N-羥基丁二酰亞胺(NHS)的用量為I IOmmol,端羧基香豆素的用量為I IOmmol,反應(yīng)的時(shí)間為I IOOh。上述方法中，端羧基香豆素的結(jié)構(gòu)為:
權(quán)利要求
1.一種光響應(yīng)可逆轉(zhuǎn)變殼聚糖水凝膠，其特征在于是由下述過(guò)程制備獲得:以殼聚糖為起始物，首先在異丙醇溶劑中進(jìn)行堿化，然后與氯乙酸反應(yīng)得到6-0取代的羧甲基殼聚糖；羧甲基殼聚糖的氨基與端羧基-香豆素在一定條件下發(fā)生酰化反應(yīng)，引入光響應(yīng)活性的香豆素基團(tuán)，得到光響應(yīng)可逆的殼聚糖；然后以一定波長(zhǎng)的紫外光照射一定濃度的光響應(yīng)可逆轉(zhuǎn)變殼聚糖的水溶液一定時(shí)間，可得到殼聚糖的水凝膠，然后再用特定波長(zhǎng)的紫外光照射所得凝膠一定時(shí)間后，又可使得殼聚糖水凝膠轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述，光響應(yīng)可逆轉(zhuǎn)變殼聚糖水凝膠的制備，其特征在于殼聚糖與異丙醇的配比為0.05 5g/mL，當(dāng)殼聚糖的質(zhì)量為20g時(shí)，50% (質(zhì)量分?jǐn)?shù))的氫氧化鈉溶液的用量為10 200mL，氯乙酸的用量為10 50g，反應(yīng)溫度為0 100°C，反應(yīng)時(shí)間為I 24小時(shí)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述，光響應(yīng)可逆轉(zhuǎn)變殼聚糖水凝膠的制備，其特征在于羧甲基殼聚糖與端羧基香豆素的酰化反應(yīng)條件為:羧甲基殼聚糖的量為IOOmg時(shí)，1-乙基-(3-二甲氨基丙基)碳二亞胺(EDC)的用量為I IOmmol，N-羥基丁二酰亞胺(NHS)的用量為I IOmmol,端羧基香豆素的用量為I IOmmol,反應(yīng)的時(shí)間為I 100h。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述，光響應(yīng)可逆轉(zhuǎn)變殼聚糖水凝膠的制備，其特征在于端羧基香豆素的結(jié)構(gòu):
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述，光響應(yīng)可逆轉(zhuǎn)變殼聚糖水凝膠的制備，其特征在于形成殼聚糖凝膠所需要的可交聯(lián)殼聚糖的濃度為I 80mg/mL，紫外光的功率為I 100W，波長(zhǎng)為200 500nm ，照射時(shí)間為I 1000s。
全文摘要
本發(fā)明屬于天然高分子材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種光響應(yīng)可逆殼聚糖水凝膠及其制備方法。本發(fā)明是以生物相容性天然高分子殼聚糖為起始物，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行化學(xué)修飾，在6-O位和2-N位分別引入羧甲基和香豆素基團(tuán)，得到水溶性的光響應(yīng)可逆殼聚糖；以特定波長(zhǎng)紫外光照射一定濃度這種光響應(yīng)可逆殼聚糖的水溶液而得到殼聚糖水凝膠。這種水凝膠還能夠通過(guò)一定波長(zhǎng)紫外光照射而轉(zhuǎn)變?yōu)槿苣z，所述光響應(yīng)可逆殼聚糖凝膠-溶膠轉(zhuǎn)變，通過(guò)純凈可控的紫外光照射而得到殼聚糖凝膠-溶膠，避免了具有生物毒性的化學(xué)試劑的使用，提高了殼聚糖水凝膠的生物相容性和使用順應(yīng)性，使其臨床應(yīng)用具有重要可能。本發(fā)明為殼聚糖水凝膠的臨床應(yīng)用提供了一條新的途徑。
文檔編號(hào)C08L5/08GK103113600SQ201210440340
公開日2013年5月22日 申請(qǐng)日期2012年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月27日
發(fā)明者張懷紅, 孫柏旺, 孫玉, 蔡照勝 申請(qǐng)人:鹽城工學(xué)院