[发明专利]一种氧化石墨烯修饰的羧甲基壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用

说明书

本发明公开了一种氧化石墨烯修饰的羧甲基壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用，采用离子交联法，先将氧化石墨烯分散溶液按比例加入羧甲基壳聚糖溶液中，混合均匀，再加入三磷酸，还加入明胶增强了水溶性、生物相容性，保水能力、凝胶特性及成膜性，增加了机械性能和凝胶性能，得到的复合水凝胶材料具有更大的比表面积，具有较好的溶胀性、热稳定性、生物相容性和pH敏感特性，用作缓释材料，提高药物的附着位点，提高了载药量，具有较好的药物控释性能，能够延长药物释放时间，提高药物疗效，减少给药次数，提高药物的精准控释效率，有利于控制药物的体外释放。

技术领域：

本发明涉及功能材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯修饰的羧甲基壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用。

背景技术：

羧甲基壳聚糖水凝胶是一种柔软的生物材料，由于其3D多孔网络结构、无毒、高含水量、溶胀/消溶胀性能、柔韧性、良好的生物相容性和适应性生物降解性，在组织工程和药物递送领域得到了广泛的研究。

然而，单独的羧甲基壳聚糖水凝胶机械性能和稳定性较差，会迅速崩解，在药物递送过程中易导致药物突释。因此，为了提高羧甲基壳聚糖水凝胶的机械性能和多功能性，通常将矿物纳米粒子(如粘土、氧化石墨烯、羟基磷灰石)引入水凝胶结构以制造纳米复合水凝胶化合物，以提高水凝胶化合物的机械性能、溶胀性和载药量。具有新功能的纳米复合水凝胶化合物可以阻止药物突释，增强药物的稳定性并使药物持续缓慢的释放。

氧化石墨烯(GO)是最受欢迎的碳化合物之一，它可以由石墨烯生产。GO是一种层状结构，其表面和边缘含有丰富的含氧极性基团，如羧基、环氧基和羟基。这些极性基团使GO成为提高聚合物水凝胶机械强度和溶胀性能的有利候选材料。此外，GO由于具有较大的特殊表面积、氢键、与吸附物的静电相互作用、在水和其他水性介质中优异的分散性，在药物递送和组织工程中引起了极大的兴趣。

目前羧甲基壳聚糖氧化石墨烯复合水凝胶的方法大多采用交联法。例如CN107868261A公开了一种羧甲基壳聚糖-氧化石墨烯复合水凝胶及其制备与应用，将氧化石墨烯水溶液加入羧甲基壳聚糖水溶液并搅拌均匀，得到羧甲基壳聚糖和氧化石墨烯分散液；保持搅拌条件下滴加一定量的4,4′-二甲基三苯基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯，超声脱泡，在室温下反应一段时间，挤压过滤，制得羧甲基壳聚糖/氧化石墨烯复合水凝胶，所述的羧甲基壳聚糖水溶液质量浓度为10％。但交联法需要添加4,4′-二甲基三苯基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯交联剂，对人体有害且污染环境。

发明内容：

本发明的目的是提供一种氧化石墨烯修饰的羧甲基壳聚糖复合水凝胶的制备方法及其应用，采用离子交联法，先将氧化石墨烯分散溶液按比例加入羧甲基壳聚糖溶液中，混合均匀，再加入三磷酸，无需使用加4,4′-二甲基三苯基甲烷-2,2′,5,5′-四异氰酸酯交联剂、安全且无污染有机溶剂，此外还加入明胶增强了水溶性、生物相容性，保水能力、凝胶特性及成膜性，增加了机械性能和凝胶性能，得到的复合水凝胶材料具有更大的比表面积，具有较好的溶胀性、热稳定性、生物相容性和pH敏感特性，用作缓释材料，提高药物的附着位点，提高了载药量，具有较好的药物控释性能，能够延长药物释放时间，提高药物疗效，减少给药次数，提高药物的精准控释效率，有利于控制药物的体外释放。

本发明是通过以下技术方案予以实现的：

一种氧化石墨烯修饰的羧甲基壳聚糖复合水凝胶的制备方法，该方法包括以下步骤：

1)将羧甲基壳聚糖溶于去离子水中，搅拌至完全溶解，得到羧甲基壳聚糖溶液；

2)将氧化石墨烯加入去离子水中，超声30min，得到分散的氧化石墨烯溶液；

3)羧甲基壳聚糖溶液和氧化石墨烯溶液中加入三磷酸溶液，搅拌得到羧甲基壳聚糖氧化石墨烯复合溶液；羧甲基壳聚糖溶液、氧化石墨烯溶液和三磷酸溶液的体积比为40-100：10-50：1，优选为50-90：10-50：1，更优选为70-90：10-30：1；