[发明专利]一种生物相容的可降解的三维纤维素凝胶及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及一种生物相容的可降解的三维纤维素凝胶及其制备方法和应用。本发明以完全食品级的羧甲基纤维素钠、聚乙二醇和柠檬酸作为原料，通过物理的热干蒸法，制得了一种生物兼容性好的三维纤维素凝胶，并且由于羧甲基纤维素钠和聚乙二醇杂化纳米结构的形成，制得一种以纤维素为基础的复合材料，生物相容的可降解的三维纤维素凝胶能够被广泛应用在食品添加剂、生物医疗材料、细胞基质中。

技术领域

本发明涉及生物材料技术领域，具体涉及一种生物相容的可降解三维纤维素凝胶及其制备方法和应用。

背景技术

高分子凝胶是分子链经交联聚合而成的三维网络或互穿网络与溶剂(通常是水)组成的体系。高分子凝胶的制备和应用发展比较迅速，其具有很多优点，如吸水性、环境敏感性、保水性、生物相容性等使其备受关注。目前化学交联凝胶是凝胶的一个主要种类，化学交联凝胶是高分子链段间以共价键的形式交联而成的，具有结构稳定性较好，制备相对容易等优点，但是它们具有不能生物降解和生物兼容性差的缺陷，使其在生物医疗领域的应用受到了限制，因此具有生物兼容性的凝胶材料越来越受到生物医疗产业的关注。

植物纤维素是地球上最丰富的可再生资源，羧甲基纤维素是纤维素的一种衍生物，和纤维素一样同属于环境友好材料，纤维素及其衍生物因其来源丰富、可用性强等优点，可被用来制备凝胶，但传统方法制备的凝胶存在一些缺点，例如制得的凝胶机械性能差、溶胀率低等，目前使用的生物兼容性好的凝胶材料其力学性能没法达到生物材料使用的要求。

发明内容

针对上述存在的技术不足，本发明提供了一种生物相容的可降解的三维纤维素凝胶及其制备方法和应用，本发明以完全食品级的羧甲基纤维素钠、聚乙二醇和柠檬酸作为原料，通过物理的热干蒸法，制得了一种生物兼容性好的三维纤维素凝胶，并且由于羧甲基纤维素钠和聚乙二醇杂化纳米结构的形成，制得一种以纤维素为基础的复合材料，生物相容的可降解的三维纤维素凝胶能够被广泛应用在食品添加剂、生物医疗材料、细胞基质中。

为实现上述目的，本发明的技术方案如下：

一种生物相容的可降解三维纤维素凝胶的制备方法，包括以下步骤：

步骤1、搅拌条件下，将羧甲基纤维素钠溶解于蒸馏水中制得羧甲基纤维素钠溶液，向羧甲基纤维素钠溶液中加入聚乙二醇并混合均匀，继续加入柠檬酸，并搅拌1-8h，制得混合液；

其中，羧甲基纤维素钠溶液中羧甲基纤维素钠与水的质量比为2-6：100；

羧甲基纤维素钠与聚乙二醇的质量比为10-50:1；

羧甲基纤维素钠和聚乙二醇总干重与柠檬酸的质量比为1：0.01-0.1；

步骤2、将步骤1的混合液于40-50℃下干燥至水分蒸发完全，然后于80-120℃交联6-24h，制得凝胶；

步骤3、采用蒸馏水浸泡和洗涤步骤2的凝胶，制得生物相容的可降解三维纤维素凝胶。

优选的，所述羧甲基纤维素钠选自取代度为0.7-1.2的食用级或医用级的羧甲基纤维素，其分子量250kDa，粘度500-2000。

优选的，所述聚乙二醇选自分子量为1500-2000的食用级聚乙二醇或医用级聚乙二醇。

优选的，所述步骤2中或所述步骤3中还设置有定型过程；

所述步骤2中定型过程为：将步骤1的混合液倒入至模具中然后于40-50℃下干燥至水分蒸发完全；

所述步骤3中定型过程为：将洗涤后的凝胶倒入至模具中然后干燥至水分小于0.1wt％。

优选的，所述步骤3中浸泡和洗涤的方法为：将步骤2的凝胶加入至蒸馏水中，蒸馏水与凝胶的质量比为50-100:1，每次洗涤4-6h。