[发明专利]一种海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶及其制备方法

说明书

本发明公开了一种海藻酸钠‑壳聚糖聚离子复合物水凝胶及其制备方法。本发明的制备方法极大地提高了海藻酸钠‑壳聚糖聚离子复合物溶液的浓度，增加可发生反应的离子对数量，从而提高水凝胶的力学强度，并且实现水凝胶制备过程的可控化操作，可以根据实际需要通过设计模具形状来制备不同形状的水凝胶。本发明的制备方法反应条件温和，不需要交联剂、光引发剂等化学物质，所制得的藻酸钠‑壳聚糖聚离子复合物水凝胶力学强度可达1.8MPa，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明涉及生物医用材料技术领域，特别涉及一种海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶及其制备方法。

背景技术

海藻酸钠是从褐藻中提取的、由β-D-甘露糖醛酸和α-L-古洛糖醛酸组成的聚阴离子多糖钠盐，具有良好的生物相容性、润滑性和无免疫原性。海藻酸钠分子链上的羧基可以与阳离子或聚阳离子高分子链相互作用形成离子交联制备水凝胶。

水凝胶是一种由高分子相互交联形成的三维交联网络结构，由于大分子链上亲水基团的存在，使水凝胶中含有大量的水分，与具有粘弹性的软骨组织较为相似，因此被用作软骨组织修复的支架材料。根据构成水凝胶三维网络的交联方式可以把水凝胶分为化学交联与物理交联，其中物理交联包括氢键、静电相互作用、疏水作用等，与化学交联方法制备的水凝胶相比，没有化学交联剂、光引发剂等可能对细胞产生毒性的化学物质，因此物理交联方法构建的三维网络生物相容性相对较好。利用海藻酸钠分子链上的羧酸根与钙离子之间的螯合作用构建海藻酸钠-钙离子交联水凝胶由于其凝胶化速度快、润滑性好且生物相容性较好，被广泛用于软骨修复水凝胶的研究，但是这种方法制备的水凝胶由于钙离子在体内容易被其它离子取代，从而导致水凝胶在体内无法稳定存在，而且这种方法制备的水凝胶通常力学强度较低，无法与软骨组织本身的力学强度相匹配，从而影响软骨组织修复进程。因此，如何解决海藻酸钠-钙离子交联水凝胶制备过程中的诸多问题，避免使用交联剂而获得力学强度较高的水凝胶，成为亟待解决的技术难题。

发明内容

为了解决以上现有技术的缺点和不足之处，本发明的首要目的在于提供一种海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶的制备方法。

壳聚糖是由甲壳素分子经过脱乙酰化而得的大分子，在结构上与软骨组织细胞外基质多糖大分子相似，不能溶于水中，但在酸性条件下发生溶解，分子链上的氨基转变为铵根离子。利用壳聚糖不溶于水但溶于酸溶液的特点，将壳聚糖粉末均匀分散在海藻酸钠溶液中制备海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物溶液，然后将这种溶液注入模具浸泡在酸性溶液中，随着壳聚糖分子链上铵根离子的产生并与海藻酸钠分子链上的羧酸根离子发生离子交联从而形成具有三维网络结构的水凝胶。此方法反应条件温和、操作简单且不需要交联剂，所得水凝胶力学强度较高，有望解决海藻酸钠-钙离子交联水凝胶制备过程中的诸多问题。

本发明的另一目的在于提供通过所述方法制备得到的海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶。

本发明的目的通过下述技术方案实现：

一种海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶的制备方法，包括如下步骤：

(1)海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物溶液的制备：

在海藻酸钠溶液中加入壳聚糖，搅拌至壳聚糖均匀分散在海藻酸钠溶液中，得到所述的海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物溶液；

(2)海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶的制备：

将步骤(1)制得的海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物溶液注入模具中，浸泡在酸性溶液中，使海藻酸钠和壳聚糖充分交联，即得所述的海藻酸钠-壳聚糖聚离子复合物水凝胶。

步骤(1)中所述的海藻酸钠和壳聚糖优选按质量比1:0.5～1:1.5配比；进一步优选按质量比4:5～6:5配比。

步骤(1)中所述的搅拌的时间优选为1～40h。