一種雙向可逆溫敏凝膠及其制備方法
【專利摘要】本發明提供一種雙向可逆溫敏凝膠及其制備方法和用途。采用殼聚糖、殼聚糖季銨鹽以及甘油磷酸鈉室溫下通過物理交聯而制成。該三元凝膠體系具有快速雙向可逆溫敏響應性能，不僅能夠在生理條件下快速由室溫的溶液狀態相轉變形成凝膠，還能在低溫下快速由室溫的溶液狀態相轉變形成凝膠。凝膠制備方法具有操作簡單易行、反應條件溫和等特點。本發明制得的溫敏凝膠適用于醫療、美容、食品等行業。
【專利說明】一種雙向可逆溫敏凝膠及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種雙向可逆溫敏凝膠及其制備方法，屬于化學和生物材料領域。
【背景技術】
[0002]溫敏凝膠是指能夠隨著溫度的改變，發生溶膠、凝膠變化的混合體系。因其獨特的溫度敏感性能，可用作藥物緩控釋體系、細胞支持、功能性固定化酶等的載體材料，還可用于眼部給藥、鼻腔給藥、局部注射給藥等，亦可用作組織修復植入給藥。
[0003]殼聚糖因其良好的吸濕性、吸附性、生物相容性和可降解性廣泛用于凝膠材料的研究。殼聚糖溫敏凝膠的研究主要有殼聚糖和丙烯酸、N-異丙基丙烯酰胺共聚凝膠；殼聚糖與甘油磷酸鹽共混凝膠。將殼聚糖與甘油磷酸鈉以適當的比例混合，可制得性能優良的溫敏凝膠。其中殼聚糖與甘油磷酸鹽溫敏性凝膠以其獨特的溫度敏感性能，再加上可注射性、優良的組織相容性、生物可降解性等特點，使得殼聚糖與甘油磷酸鹽溫敏凝膠在藥劑學、組織工程等領域有很高的用價值。
[0004]殼聚糖與2，3_環氧丙基三甲基氯化銨在異相條件反應，可制得2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。該殼聚糖季銨鹽制備簡單，并具有良好的水溶性、保濕性、抑菌性和絮凝性，在醫藥、護膚產品、食品、環境保護等方面的應用日趨廣泛。該殼聚糖季銨鹽與殼聚糖、甘油磷酸鹽組成的三元凝膠體系具有快速響應性能，能夠在生理條件下快速發生溶液-凝膠的可逆相轉變，可用于生物醫藥等領域。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠的制備方法，該凝膠室溫以溶液狀態存在，在高溫(> 400C )以及低溫(< 4°C )狀態下都能進行快速凝膠化，溫度恢復室溫，凝膠恢復至溶液態。
[0006]為了實現本發明的目的，所采用的技術方案是:以殼聚糖為原料，溶解于適量的蒸餾水、異丙醇或者兩者的混合物中，與2，3-環氧丙基三甲基氯化銨反應制備2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖，將2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖溶于酸性溶液中，然后加入甘油磷酸鹽的稀堿或水溶液得到具有溫敏性的水凝膠體系，并將其在醫藥、護膚和食品領域應用。所述溫敏性三元水凝膠體系采用以下步驟制備:
[0007](I)按殼聚糖與2，3_環氧丙基三甲基氯化銨的摩爾比為1:2-1:6的比例，將殼聚糖溶解于適量蒸餾水、異丙醇或者兩者的混合物中，與2，3_環氧丙基三甲基氯化銨充分反應，然后用冷丙酮洗滌并攪拌、抽濾，最后用丙酮洗滌數次，烘干至恒重，得到2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖。經硝酸銀滴定法，測得2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的季胺基取代度為 73.70% -98.86%。
[0008](2)將殼聚糖與2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的混合物溶解于弱酸溶液中，攪拌至完全溶解，將濃度為6%-7% W / V的甘油磷酸鹽逐滴加入殼聚糖混合溶液中，攪拌混合均勻，離心除去氣泡，得到殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽溫敏水凝膠體系。[0009]其中，溶解殼聚糖/ 2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖混合物的弱酸溶液為
0.1mol / L~0.5mol / L的鹽酸、醋酸、乳酸或檸檬酸等藥用酸，所用的甘油磷酸鹽為甘油磷酸鈉或者甘油磷酸鉀等，溶解甘油磷酸鹽可用0.01~0.1mol / L NaOH溶液或去離子水。
[0010]在上述步驟(2)中，在10~25°C下向殼聚糖與2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的混合物中滴加甘油磷酸鹽，得殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽溫敏凝膠體系。
[0011]與現有的殼聚糖及殼聚糖衍生物溫敏水凝膠相比，本發明具有以下優點:
[0012](I)本發明所選用的殼聚糖及其衍生物無毒副作用，生物相容性、天然可降解性良好等特點；
[0013](2)本發明制備的溫敏性水凝膠在10~25°C時流動性比較好。
[0014](3)本發明制備的溫敏性水凝膠可雙向形成凝膠，在高溫(≥400C )以及低溫(^ 4°C )狀態下都能進行快速凝膠化，溫度恢復室溫，凝膠恢復至溶液態。如附圖所示。
[0015]因此，本發明提供的殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠適用于醫藥、護膚產品和食品的應用。
[0016]【專利附圖】
【附圖說明】
附圖是室溫下凝膠溶液經升溫或冷卻進行雙向可逆膠凝的照片。
【具體實施方式】
[0017]下面通過具體實施例對本發明作進一步說明:
[0018]實例I
[0019]將2.9g殼聚糖(ISmmol)分散于20ml去離子水中，再置于三口燒瓶內，當溫度達到80°C時，將10.93g2，3-環氧丙基三甲基氯化銨(72mmol)的水溶液40ml倒入三口燒瓶中充分反應，其化學反應如下式所示。反應6h后，停止反應并冷卻至室溫，然后用冷丙酮洗滌并攪拌過夜，次日抽濾，并用丙酮洗滌數次，放入烘箱中，烘干至恒重，得到2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖，產率和取代度均> 96%。
[0020]
【權利要求】
1.一種殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于: (1)殼聚糖與2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖的混合物溶解于弱酸溶液中，攪拌至完全溶解，將甘油磷酸鹽逐滴加入殼聚糖混合溶液中，攪拌混合均勻，離心除去氣泡，得到殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽溫敏水凝膠體系。 (2)該凝膠室溫以溶液狀態存在，在高溫(≥400C)以及低溫(≤4°C )狀態下都能進行快速凝膠化，溫度恢復室溫，凝膠恢復至溶液態。
2.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于:2_羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖由殼聚糖與2，3-環氧丙基三甲基氯化銨以1:2~I:6的摩爾比，在60°C下反應4~8h，采用蒸餾水、異丙醇或者水-異丙醇的混合物為分散劑制得。殼聚糖季銨鹽的產率和取代度可達98.96%以上。
3.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于:制備凝膠體系時，殼聚糖與2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖以1:2~1:6的質量百分比混合，溶于適量的溶液中，得到濃度為2%的混合物。
4.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于: (1)殼聚糖黏均分子量為800~1000KD，其脫乙酰度≥75%； (2)2-羥丙基三甲基氯化銨殼聚糖黏均分子量為800~1000KD，其脫乙酰度> 75 %，取代度> 75% ； (3)濃度為6.0%~7.0 %為甘油磷酸鹽。
5.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于:所述酸性溶液可用濃度為0.1mol / L~0.5mol / L鹽酸、醋酸、乳酸或檸檬酸等藥用酸；甘油磷酸鹽可用0.01~0.1mol / L NaOH溶液或去離子水溶解。
6.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于，實驗過程中所需的甘油磷酸鹽可為α，β_甘油磷酸鹽或者甘油磷酸鹽或者α -甘油磷酸鹽。
7.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，其特征在于: (1)所述凝膠的粘度為400~1000mPa.s / 40°C。 (2)所述凝膠的pH值為6.8~7.5。
8.根據權利要求1所述殼聚糖/殼聚糖季銨鹽-甘油磷酸鹽雙向可逆溫敏凝膠，可用于醫藥、護膚和食品等行業。
【文檔編號】C08L5/08GK103834045SQ201310562778
【公開日】2014年6月4日 申請日期:2013年11月7日 優先權日:2013年11月7日
【發明者】黃娟, 王建偉, 孫祎蔓 申請人:浙江科技學院