[发明专利]一种无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶的制备方法

说明书

本发明公开了一种无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶的制备方法，具体为：将可凝胶化的生物大分子或者生物大分子溶液与海藻酸钠混合制成均匀溶液，加热，静置，之后浸泡在酸溶液中，干燥；再将水凝胶浸泡在酸溶液中，干燥，最后将水凝胶浸入去离子水中进行溶胀，即可得到无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶。本发明制备得到的水凝胶为结晶交联水凝胶，不含化学交联剂，可以溶解，可自修复，还具有一定盐溶液稳定性及热稳定性，并且具有较高的强度和韧性，其断裂应力，模量均可达到0.4MPa以上，破坏能可达300J/m²以上，克服了传统离子交联水凝胶对离子环境的依赖性较大的缺点。

技术领域

本发明属于水凝胶材料制备技术领域，具体涉及一种无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶的制备方法。

背景技术

水凝胶是由交联的大分子和水组成的一种柔软湿材料，但是又不溶于水的具有三维网络结构；在生物医用领域、食品领域、工程领域等有着广泛的应用前景，所以制备高强度和高韧性的纯生物质水凝胶材料成为了近年来的研究热点。海藻酸盐是一种水溶性天然高分子材料，无毒，具有良好的生物相容性、和生物可降解性、环境友好性、成本低廉。基于海藻酸盐的水凝胶在各领域均有广泛应用。然而，目前海藻酸盐基本通过利用两价及多价离子配位交联形成水凝胶。例如，Liu等利用三价离子配位法制备了一种基于海藻酸钠的高机械强度的水凝胶(Liu,Shunli,Polymer DegradationStability,2016,133)；Zheng等利用海藻酸钠与合成高分子，如聚(丙烯酰胺-co-丙烯酸)、聚丙烯酰胺等复合再通过离子交联或化学键交联以获得具有一定强度的水凝胶材料。然而，采用离子交联的海藻酸盐凝胶具有较强的离子浓度依赖性，改变离子环境，其力学性质会显著降低甚至转变为溶胶。这很大程度限制了海藻酸钠水凝胶在生物医用材料及食品领域的实际应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶的制备方法，该水凝胶的海藻酸钠网络以海藻酸结晶区域作为交联点不含化学交联剂，且具有较高的强度和韧性。

本发明所采用的技术方案是，一种无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶的制备方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1，将可凝胶化的生物大分子或者生物大分子溶液与海藻酸钠混合制成均匀溶液，进行加热，降温后静置，使可凝胶化的生物大分子交联，得到强度较弱的生物大分子/海藻酸钠半互穿网络水凝胶；

步骤2，将经步骤1后得到的生物大分子/海藻酸钠半互穿网络水凝胶浸泡在酸溶液中，使部分海藻酸钠形成海藻酸结晶，交联海藻酸钠，形成结晶交联海藻酸钠的生物大分子/海藻酸钠互穿网络水凝胶；

步骤3，将步骤2后得到的生物大分子/海藻酸钠互穿网络水凝胶进行干燥；

步骤4，将经步骤3后得到的水凝胶浸泡在酸溶液中，干燥，得到强度增强的海藻酸钠互传网络水凝胶；最后将水凝胶浸入去离子水中进行溶胀，即可得到无离子交联的海藻酸钠互穿网络水凝胶。

本发明的特点还在于，

步骤1中，加热温度为40-100℃，加热时间为10min-5h，降至温度为1-30℃，静置时间为0.5-16h。

步骤1中，生物大分子/海藻酸钠溶液的质量浓度为5wt％-25wt％；生物大分子与海藻酸钠的质量比为1:0.1-1.5。

生物大分子为明胶、琼脂、魔芋多糖、淀粉、大豆蛋白、乳清蛋白、β-lac蛋白、血清蛋白中的任意一种。

步骤2中，浸泡时间为5-25min；步骤4中，浸泡时间为20-60min。

步骤2和步骤4中，酸溶液均为盐酸、醋酸、柠檬酸、山梨酸、富马酸、苹果酸、葡萄糖酸、磷酸中的任意一种；酸溶液的体积浓度均为1％-15％。

步骤3中，干燥时间为8-48h。