一种温敏型复合水凝胶及其制备方法技术领域
本发明属于生物材料领域,具体涉及一种温敏型复合水凝胶及其制备方法。
背景技术
水凝胶作为一种生物相容性材料,在医学上主要用于手术后防粘连、止血剂、填
补缺损组织、防止组织液渗漏、缓释药物等。根据水凝胶对外界刺激的应答情况的不同可分
为传统水凝胶和智能水凝胶,其中智能水凝胶对外界环境的变化很灵敏,例如在外界温度、
pH、光电信号、化学分子等发生微小变化,其水凝胶自身能够发生相应的物理或化学结构变
化,故而智能水凝胶应用范围更为广泛。
智能水凝胶具体可分为温敏凝胶、光敏水凝胶、pH敏感水凝胶等等。温敏水凝胶由
于其温度变化容易实现,而成为研究最多的智能水凝胶。温敏水凝胶在温度上升到某一值
以上时会发生流体变为凝胶的形态的转变,该温度称为水凝胶的最低临界溶解温度,也即
相变温度。然而,现有的温敏型水凝胶还无法满足完全无毒、抗破裂强度以及生物相容性好
等生物医学应用要求。因此,有必要研制出一种新型的温敏型水凝胶,以加快温敏型水凝胶
的实际应用。
发明内容
为此,本发明提供一种温敏型复合水凝胶及其制备方法,解决现有技术中以上技
术问题。
为此,本发明提供一种温敏型复合水凝胶,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙
基丙烯酰胺30-60份、缬氨酸12-20份、酪氨酸3-8份、聚乙烯吡咯烷酮1-4份、甘氨酸富马酸
盐3-7份、聚乙二醇2-6份、阿魏酸0.5-4份、壳寡糖0.2-2份、锌粉1-3份、羧甲基纤维素0.6-4
份、焦亚硫酸钠0.3-2份、草酸0.8-1.5份、二硫苏糖醇2-6份、过硫酸钾2-7份、甘油磷酸钙3-
8份、魔芋葡甘聚糖2-7份、甘油20-36份、氯化钾0.2-2份、去离子水70-150份。
根据本发明的一个实施方式,其中,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯
酰胺34-55份、缬氨酸13-18份、酪氨酸4-7份、聚乙烯吡咯烷酮1.2-3.4份、甘氨酸富马酸盐
3.5-6.2份、聚乙二醇2.5-5份、阿魏酸0.8-3.3份、壳寡糖0.4-1.6份、锌粉1.2-2.4份、羧甲
基纤维素0.8-3.1份、焦亚硫酸钠0.5-1.4份、草酸0.9-1.3份、二硫苏糖醇2.5-5.4份、过硫
酸钾2.2-5.8份、甘油磷酸钙3.6-7.1份、魔芋葡甘聚糖2.8-6份、甘油27-35份、氯化钾0.3-
1.4份、去离子水92-135份。
根据本发明的一个实施方式,其中,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯
酰胺39份、缬氨酸15份、酪氨酸5份、聚乙烯吡咯烷酮2.3份、甘氨酸富马酸盐4.8份、聚乙二
醇3.6份、阿魏酸1.6份、壳寡糖0.9份、锌粉1.5份、羧甲基纤维素1.3份、焦亚硫酸钠0.9份、
草酸1.2份、二硫苏糖醇3.6份、过硫酸钾4.1份、甘油磷酸钙5.2份、魔芋葡甘聚糖3.3份、甘
油30份、氯化钾0.8份、去离子水116份。
为此,本发明提供所述温敏型复合水凝胶的制备方法,包括以下制备步骤:
1)将壳寡糖、锌粉、聚乙二醇和草酸加入3/4总重量份的去离子水中,搅拌均匀,再加入
阿魏酸继续搅拌3小时,然后升温至70-90℃搅拌10-24小时,将反应混合液导入氯仿中,搅
拌得反应物,抽滤洗涤干燥,得物料A,备用;
2)将N-异丙基丙烯酰胺、缬氨酸、酪氨酸、魔芋葡甘聚糖、氯化钾加入甘油和余下去离
子水中搅拌均匀,然后加入步骤1)中的物料A,升温至60-75℃,搅拌15-30分钟;
3)加入甘氨酸富马酸盐和聚乙烯吡咯烷酮,以500-800r/min搅拌20-40分钟;
4)加入甘油磷酸钙、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、羧甲基纤维素和二硫苏糖醇,以1000-
2500r/min的速度搅拌30-60分钟;
5)随后冷却至室温,以200-800r/min的速度搅拌24-48小时;
6)将步骤5)中的反应物取出,经透析,冷冻干燥,即得温敏型复合水凝胶。
根据本发明的一个实施方式,其中,在步骤1)中,升温至76℃搅拌20小时。
根据本发明的一个实施方式,其中,在步骤2)中,升温至68℃,搅拌20分钟。
根据本发明的一个实施方式,其中,在步骤3)中,以600r/min搅拌35分钟。
根据本发明的一个实施方式,其中,在步骤4)中,以2300r/min的速度搅拌45分钟;
在步骤5)中,以500r/min的速度搅拌36小时。
本发明的有益效果为:
本发明提供的温敏复合水凝胶在生理温度下成胶性良好,且细胞毒性均低于I级,也不
产生致敏性,显示良好的生物相容性,同时破裂强度高达68-75mmHg,不易破损,性能稳定,
各项性能指标均处于较高水平,应用前景良好。
具体实施方式
下面结合实施例,对本发明作进一步详细描述。以下实施例用于说明本发明,但不
用来限制本发明的范围。
实施例1
一种温敏型复合水凝胶,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯酰胺30份、缬氨
酸12份、酪氨酸3份、聚乙烯吡咯烷酮1份、甘氨酸富马酸盐3份、聚乙二醇2份、阿魏酸0.5份、
壳寡糖0.2份、锌粉1份、羧甲基纤维素0.6份、焦亚硫酸钠0.3份、草酸0.8份、二硫苏糖醇2
份、过硫酸钾2份、甘油磷酸钙3份、魔芋葡甘聚糖2份、甘油20份、氯化钾0.2份、去离子水70
份。
所述温敏型复合水凝胶的制备方法,包括以下制备步骤:
1)将壳寡糖、锌粉、聚乙二醇和草酸加入3/4总重量份的去离子水中,搅拌均匀,再加入
阿魏酸继续搅拌3小时,然后升温至70℃搅拌10小时,将反应混合液导入氯仿中,搅拌得反
应物,抽滤洗涤干燥,得物料A,备用;
2)将N-异丙基丙烯酰胺、缬氨酸、酪氨酸、魔芋葡甘聚糖、氯化钾加入甘油和余下去离
子水中搅拌均匀,然后加入步骤1)中的物料A,升温至60℃,搅拌15分钟;
3)加入甘氨酸富马酸盐和聚乙烯吡咯烷酮,以500r/min搅拌20分钟;
4)加入甘油磷酸钙、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、羧甲基纤维素和二硫苏糖醇,以1000r/min
的速度搅拌30分钟;
5)随后冷却至室温,以200r/min的速度搅拌24小时;
6)将步骤5)中的反应物取出,经透析,冷冻干燥,即得温敏型复合水凝胶。
实施例2
一种温敏型复合水凝胶,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯酰胺60份、缬氨
酸20份、酪氨酸8份、聚乙烯吡咯烷酮4份、甘氨酸富马酸盐7份、聚乙二醇6份、阿魏酸4份、壳
寡糖2份、锌粉3份、羧甲基纤维素4份、焦亚硫酸钠2份、草酸1.5份、二硫苏糖醇6份、过硫酸
钾7份、甘油磷酸钙8份、魔芋葡甘聚糖7份、甘油36份、氯化钾2份、去离子水150份。
所述温敏型复合水凝胶的制备方法,包括以下制备步骤:
1)将壳寡糖、锌粉、聚乙二醇和草酸加入3/4总重量份的去离子水中,搅拌均匀,再加入
阿魏酸继续搅拌3小时,然后升温至90℃搅拌24小时,将反应混合液导入氯仿中,搅拌得反
应物,抽滤洗涤干燥,得物料A,备用;
2)将N-异丙基丙烯酰胺、缬氨酸、酪氨酸、魔芋葡甘聚糖、氯化钾加入甘油和余下去离
子水中搅拌均匀,然后加入步骤1)中的物料A,升温至75℃,搅拌30分钟;
3)加入甘氨酸富马酸盐和聚乙烯吡咯烷酮,以800r/min搅拌40分钟;
4)加入甘油磷酸钙、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、羧甲基纤维素和二硫苏糖醇,以2500r/min
的速度搅拌60分钟;
5)随后冷却至室温,以800r/min的速度搅拌48小时;
6)将步骤5)中的反应物取出,经透析,冷冻干燥,即得温敏型复合水凝胶。
实施例3
一种温敏型复合水凝胶,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯酰胺34份、缬氨
酸13份、酪氨酸4份、聚乙烯吡咯烷酮1.2份、甘氨酸富马酸盐3.5份、聚乙二醇2.5份、阿魏酸
0.8份、壳寡糖0.4份、锌粉1.2份、羧甲基纤维素0.8份、焦亚硫酸钠0.5份、草酸0.9份、二硫
苏糖醇2.5份、过硫酸钾2.2份、甘油磷酸钙3.6份、魔芋葡甘聚糖2.8份、甘油27份、氯化钾
0.3份、去离子水92份。
所述温敏型复合水凝胶的制备方法,包括以下制备步骤:
1)将壳寡糖、锌粉、聚乙二醇和草酸加入3/4总重量份的去离子水中,搅拌均匀,再加入
阿魏酸继续搅拌3小时,然后升温至80℃搅拌18小时,将反应混合液导入氯仿中,搅拌得反
应物,抽滤洗涤干燥,得物料A,备用;
2)将N-异丙基丙烯酰胺、缬氨酸、酪氨酸、魔芋葡甘聚糖、氯化钾加入甘油和余下去离
子水中搅拌均匀,然后加入步骤1)中的物料A,升温至70℃,搅拌20分钟;
3)加入甘氨酸富马酸盐和聚乙烯吡咯烷酮,以600r/min搅拌25分钟;
4)加入甘油磷酸钙、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、羧甲基纤维素和二硫苏糖醇,以1500r/min
的速度搅拌50分钟;
5)随后冷却至室温,以500r/min的速度搅拌40小时;
6)将步骤5)中的反应物取出,经透析,冷冻干燥,即得温敏型复合水凝胶。
实施例4
一种温敏型复合水凝胶,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯酰胺55份、缬氨
酸18份、酪氨酸7份、聚乙烯吡咯烷酮3.4份、甘氨酸富马酸盐6.2份、聚乙二醇5份、阿魏酸
3.3份、壳寡糖1.6份、锌粉2.4份、羧甲基纤维素3.1份、焦亚硫酸钠1.4份、草酸1.3份、二硫
苏糖醇5.4份、过硫酸钾5.8份、甘油磷酸钙7.1份、魔芋葡甘聚糖6份、甘油35份、氯化钾1.4
份、去离子水135份。
所述温敏型复合水凝胶的制备方法,包括以下制备步骤:
1)将壳寡糖、锌粉、聚乙二醇和草酸加入3/4总重量份的去离子水中,搅拌均匀,再加入
阿魏酸继续搅拌3小时,然后升温至75℃搅拌16小时,将反应混合液导入氯仿中,搅拌得反
应物,抽滤洗涤干燥,得物料A,备用;
2)将N-异丙基丙烯酰胺、缬氨酸、酪氨酸、魔芋葡甘聚糖、氯化钾加入甘油和余下去离
子水中搅拌均匀,然后加入步骤1)中的物料A,升温至68℃,搅拌20分钟;
3)加入甘氨酸富马酸盐和聚乙烯吡咯烷酮,以700r/min搅拌35分钟;
4)加入甘油磷酸钙、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、羧甲基纤维素和二硫苏糖醇,以1800r/min
的速度搅拌50分钟;
5)随后冷却至室温,以400r/min的速度搅拌36小时;
6)将步骤5)中的反应物取出,经透析,冷冻干燥,即得温敏型复合水凝胶。
实施例5
一种温敏型复合水凝胶,由如下重量份的原料制备而得:N-异丙基丙烯酰胺39份、缬氨
酸15份、酪氨酸5份、聚乙烯吡咯烷酮2.3份、甘氨酸富马酸盐4.8份、聚乙二醇3.6份、阿魏酸
1.6份、壳寡糖0.9份、锌粉1.5份、羧甲基纤维素1.3份、焦亚硫酸钠0.9份、草酸1.2份、二硫
苏糖醇3.6份、过硫酸钾4.1份、甘油磷酸钙5.2份、魔芋葡甘聚糖3.3份、甘油30份、氯化钾
0.8份、去离子水116份。
所述温敏型复合水凝胶的制备方法,包括以下制备步骤:
1)将壳寡糖、锌粉、聚乙二醇和草酸加入3/4总重量份的去离子水中,搅拌均匀,再加入
阿魏酸继续搅拌3小时,然后升温至76℃搅拌20小时,将反应混合液导入氯仿中,搅拌得反
应物,抽滤洗涤干燥,得物料A,备用;
2)将N-异丙基丙烯酰胺、缬氨酸、酪氨酸、魔芋葡甘聚糖、氯化钾加入甘油和余下去离
子水中搅拌均匀,然后加入步骤1)中的物料A,升温至68℃,搅拌20分钟;
3)加入甘氨酸富马酸盐和聚乙烯吡咯烷酮,以600r/min搅拌35分钟;
4)加入甘油磷酸钙、过硫酸钾、焦亚硫酸钠、羧甲基纤维素和二硫苏糖醇,以2300r/min
的速度搅拌45分钟;
5)随后冷却至室温,以500r/min的速度搅拌36小时;
6)将步骤5)中的反应物取出,经透析,冷冻干燥,即得温敏型复合水凝胶。
对比例1
本对比例与实施例1的不同之处为:不包含甘氨酸富马酸盐、二硫苏糖醇和壳寡糖。
对比例2
本对比例与实施例1的不同之处为:不包含甘油磷酸钙、魔芋葡甘聚糖和锌粉。
性能测试
将实施例1~5和对比例1、2制备的复合水凝胶进行各项性能测试,其测试结果如下表所
示:
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
实施例5
对比例1
对比例2
|
破裂强度/mmHg
68
69
71
74
75
62
65
细胞毒性
<I级
<I级
<I级
<I级
<I级
<I级
<I级
是否致敏性
无
无
无
无
无
无
无
T(液-胶)/℃
25
24
22
21
23
29
27
由上表可以看出,本发明提供的温敏复合水凝胶在生理温度下成胶性良好,且细胞毒
性均低于I级,也不产生致敏性,显示良好的生物相容性,同时破裂强度高达68-75mmHg,不
易破损,性能稳定,各项性能指标均处于较高水平,应用前景良好。