[发明专利]一种结构和性能可控的壳聚糖材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种结构和性能可控的壳聚糖材料及其制备方法，该方法包括如下步骤：(1)将壳聚糖溶解到酸性溶液中，冷冻成型后，浸入低温盐溶液中制成海绵；(2)将海绵压缩后浸入交联剂溶液中，在保持压缩的情况下交联成型；(3)洗去交联剂，再次冷冻干燥得到壳聚糖海绵。

技术领域

本发明涉及医用或者工业用的结构和性能可控的壳聚糖材料及其制备方法。

背景技术

壳聚糖(chitosan)又称脱乙酰甲壳素，是由自然界广泛存在的几丁质(chitin)经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。自1859年法国人Rouget首先得到壳聚糖后，这种天然高分子的生物官能性和相容性、血液相容性、安全性、微生物降解性等优良性能被各行各业广泛关注，在医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域的应用研究取得了重大进展。

壳聚糖水凝胶或海绵被广泛应用于医用领域中，包括止血敷料和组织工程等。冷冻干燥法由于过程简单、对设备要求低等成为其主要的制备方法。如中国专利CN101979104A所述，传统的壳聚糖海绵一般包括醋酸水溶液溶解、冷冻干燥、碱液中和、二次冷冻干燥等步骤。中国专利CN104288841报道了一种具有弹性的多孔壳聚糖海绵支架的制作方法，采用了在无水乙醇中交联的方法，简化了制备过程，更适合用于组织工程。

如上所述，壳聚糖在酸性水溶液中以电解质的形式存在。这时，壳聚糖通过酸中的质子与壳聚糖上的胺基作用形成铵盐，从而破坏壳聚糖分子间的氢键，进而实现溶解过程。但是壳聚糖的分子量大、溶解度低，达到一定浓度后就会形成非常粘稠的溶液，无法制备更大浓度的溶液。因此，传统的冷冻干燥工艺限制了壳聚糖海绵结构的调整，影响了壳聚糖海绵的物理机械性能。

目前的压缩海绵主要是指高温热压成的聚酯、聚醚或聚氨酯泡沫海绵，利用热软化但是不熔融的方法，降低海绵的孔隙度，获得海绵的良好耐油性、高抗拉力、高密度和高硬度等。但是这些化学品的生物相容性差，且不可以生物降解。对于多糖材料如壳聚糖、透明质酸和海藻酸钠等，热分解温度低于软化温度，目前无法使用热压缩的方法制备。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种用于医学和工业的壳聚糖材料及其制备方法。该方法包括以下步骤：(1)将壳聚糖溶解到酸性溶液中，冷冻成型后，浸入低温盐溶液中制成海绵；(2)将海绵压缩后浸入交联剂溶液中，在保持压缩的情况下交联成型；(3)洗去交联剂，再次冷冻干燥得到壳聚糖海绵。

根据本发明方法的一种优选实施方案，所述酸性溶液包括但不限于甲酸、乙酸、盐酸水溶液，优选醋酸水溶液，优选浓度为0.1-10％，更优选1-2％，所述浓度为重量百分比。

根据本发明方法的一种优选实施方案，步骤(1)中的冷冻成型在-10℃至-80℃之间的温度下进行，优选-15℃至-30℃。

根据本发明方法的一种优选实施方案，步骤(3)中的冷冻干燥在-10℃至-80℃之间的温度下进行，优选-15℃至-30℃。

在本申请中，术语“低温盐溶液”中的低温是指温度低于壳聚糖溶液的熔点。

根据本发明方法的一种优选实施方案，所述盐溶液是具有高于15g/100ml的盐离子浓度的盐溶液，优选饱和溶液。所述盐包括但不限于卤素盐，如氯化钠/钾/钙/镁/铝等，优选氯化钠。

根据本发明方法的一种优选实施方案，所述压缩是指根据应用的不同将海绵压缩到所需的比例，如压缩2倍等。该压缩可以是一个、两个或者三个维度上的压缩，优选一个维度上的压缩。

根据本发明方法的一种优选实施方案，所述交联剂是指可以物理和/或化学交联的化学试剂，包括但不限于PBS缓冲液、碱液、聚磷酸盐、醛、醚和京尼平等。

根据本发明的另一方面，提供一种通过上述本发明方法制备的壳聚糖海绵。