[发明专利]周期性同心层状壳聚糖水凝胶及其构建方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种壳聚糖水凝胶材料及其制备方法和应用。

背景技术

壳聚糖作为生物大分子之一，是自然界中少有的弱碱性氨基多糖，来源于海洋蟹壳、菌类的细胞壁等。由于壳聚糖具有优异的生物相容性、生物可降解性和生物活性，它广泛应用在药物释放载体、组织工程支架、可降解骨植入材料和组织修复敷料等领域。然而现有壳聚糖水凝胶通常采用化学交联法制备，由于使用的化学交联剂具有毒性或潜在毒性，限制了壳聚糖水凝胶在生物医学等领域的应用，同时增加了生产成本。值得提出的是现有的壳聚糖水凝胶结构均是无序的。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有壳聚糖水凝胶存在使用具有潜在毒性的交联剂、结构无序和生产成本高的问题。本发明提供了一种周期性同心层状壳聚糖水凝胶及其构建方法和应用。

本发明周期性同心层状壳聚糖水凝胶是由壳聚糖和水制成，壳聚糖占水凝胶总重量的3％～50％；其具有周期性同心层状结构，且层内的壳聚糖呈辐射状排列，同心层层厚为0.05～0.5mm，层数为5～30层。

本发明周期性同心层状壳聚糖水凝胶的同心层状结构与骨单位结构相似，层内的壳聚糖纤维呈辐射状排列与自然骨内呈辐射状排列的骨细胞相似。

本发明中周期性同心层状壳聚糖水凝胶的构建方法是由下述步骤实现的：一、将壳聚糖粉末溶于稀酸溶液中配制浓度为0.02～0.08g/mL壳聚糖溶液；二、用步骤一配制的壳聚糖溶液制备厚度为0.2～0.6mm胶囊状壳聚糖水凝胶膜；三、将步骤一制备溶液注入步骤二制备胶囊状壳聚糖水凝胶膜内后立即置于凝固液内浸泡1～30min，然后再置于醇水溶液中浸泡1～30min，所述醇水溶液中醇与水的体积比为0.2～1∶1；四、重复步骤三的操作，然后再置于凝固液中凝固2～10h，然后用蒸馏水清洗至洗液的pH值为7.0即可，即得到周期性同心层状壳聚糖水凝胶。

本发明通过控制浸泡次数来层数；通过控制浸泡时间来控制层厚。

步骤一中的稀酸溶液是浓度均为0.01～0.05g/mL的柠檬酸水溶液、乙酸水溶液或丙烯酸水溶液。步骤三中凝固液是浓度均为0.03～0.08g/mL的NaOH的水溶液、KOH的水溶液、NaOH的醇水溶液或KOH的醇水溶液，其中醇水溶液中醇与水的体积比为0.2～1∶1，醇水溶液中的醇为乙醇、乙二醇、丁二醇、丙三醇或异丙醇。步骤三中醇水溶液为乙醇的水溶液、乙二醇的水溶液、丁二醇的水溶液、丙三醇的水溶液或异丙醇的水溶液，其中醇与水的体积比为0.2～1∶1。

本发明周期性同心层状壳聚糖水凝胶用作药物载体或诱导合成生物矿物的模板。

与现有技术相比，本发明的优点如下：

1、本发明方法以胶囊状壳聚糖水凝胶膜为模板，利用壳聚糖水凝胶膜扩散控制反应，在无需添加交联剂的条件下采用交替浸泡的方法并通过调节浸泡时间和浸泡次数构建具有周期性同心层状壳聚糖水凝胶。该方法实现了壳聚糖水凝胶和层状结构同步生成。而目前仍然缺乏构建结构有序的壳聚糖水凝胶的方法。

2、本发明方法便于操作，本发明周期性同心层状壳聚糖水凝胶的层厚(0.05～0.5mm)与层数(5～30层)，可通过控制浸泡时间和浸泡次数控制。

3、本发明周期性同心层状壳聚糖水凝胶的同心层状结构与骨单位结构类似，层内的壳聚糖纤维呈辐射状排列与自然骨内呈辐射状排列的骨细胞相似，周期性同心层状壳聚糖水凝胶可用作植入材料的药物载体或诱导合成生物矿物的模板。

4、本发明周期性同心层状壳聚糖水凝胶时没有引入交联剂或其他改性剂，只含有壳聚糖和水，故本发明的周期性同心层状壳聚糖水凝胶没有因交联剂或其他改性剂存在的毒性或潜在毒性，更加安全。

附图说明

图1是具体实施方式二十四的周期性同心层状壳聚糖水凝胶横截面的扫描电镜照片。图2是具体实施方式二十五的周期性同心层状壳聚糖水凝胶横截面的扫描电镜照片。图3是具体实施方式二十七负载盐酸多柔比星的周期性同心层状壳聚糖水凝胶横截面照片。图4是具体实施方式二十七负载盐酸多柔比星的周期性同心层状壳聚糖水凝胶纵剖面照片。图5是具体实施方式三十二周期性同心层状壳聚糖水凝胶诱导合成的含碳酸根的羟基磷灰石的扫描电镜照片。图6是具体实施方式三十二周期性同心层状壳聚糖水凝胶诱导合成的含碳酸根的羟基磷灰石的X射线衍射谱图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的周期性同心层状壳聚糖水凝胶是由壳聚糖和水制成，壳聚糖占水凝胶总重量的3％～50％，其具有同心层状结构，各层内的壳聚糖呈辐射状排列。