專利名稱：一種果膠/纖維素水凝膠材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種可生物降解天然高分子水凝膠材料，特別涉及ー種良好生物相容性果膠/纖維素材料及其制備方法，屬天然高分子材料和生物醫(yī)用材料技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
柑橘是中國第一大水果，其榨汁后的廢渣主要成分為果膠，是ー組聚半乳糖醛酸， 是植物保水性能的主要貢獻(xiàn)者。果膠是ー種天然高分子化合物，具有良好的膠凝化和乳化穩(wěn)定作用，已廣泛用于食品、醫(yī)藥、日化及紡織行業(yè)。高分子水凝膠是ー種親水溶脹并保持大量水分的材料，在農(nóng)業(yè)、醫(yī)用材料、日用化工領(lǐng)域有廣泛的用途。但由于果膠易溶于水，制的凝膠材料力學(xué)性能差，限制了它在生物醫(yī)用材料、藥物控釋和日用化工領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。 植物纖維素是地球上最豐富的可再生資源，在植物中起到結(jié)構(gòu)支撐作用，具有良好的力學(xué)性能。果膠纖維素混合材料即可以保持果膠獨特的保水性能、又能具有良好的力學(xué)性能，為天然可降解的生物安全性材料開發(fā)提供了ー個新的有效途徑。目前文獻(xiàn)報道的果膠凝膠主要分為就地形成或添加合成高分子材料。申請?zhí)枮?"200710028603. 2”的專利報道了果膠/聚乙烯醇水凝膠材料及其制備方法用于人工髓核假體，由于聚乙烯醇是對人體有害的成分，其生物相容性差，對人體有刺激作用。美國PCT 專利“果膠凝膠的就地形成”，采用蘆薈果膠，在鈣離子的作用下就地形成可用于向動物體輸送和持續(xù)釋放生理活性劑的就地凝膠化材料，其力學(xué)性能差，凝膠脆，易破損。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種果膠/纖維素水凝膠材料，該材料生物相容性好，同時具有生物可降解性，較高的機(jī)械強(qiáng)度的材料。該果膠/纖維素水凝膠材料加入果膠能增強(qiáng)材料的吸附性能，纖維素提供結(jié)構(gòu)支撐作用，提供材料良好的力學(xué)性能。果膠來源于價廉易得的世界第一大水果柑橘廢渣，本發(fā)明也為農(nóng)副產(chǎn)品高附加值開發(fā)利用提供了一條有效途徑。本發(fā)明制備方法簡單，原料成本低，整個エ藝過程無污染，所得產(chǎn)物含水量高，吸附效果好，生物相容性好，生物可降解，并具有優(yōu)良的力學(xué)性能。為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其包含下述步驟將果膠、纖維素分別溶解于的NaOH/尿素的水溶液中；然后將果膠的NaOH/尿素組合水溶液與纖維素的NaOH/尿素組合水溶液混合，攪拌均勻得混合溶液，再加入交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，置于凝膠溫度下，直至形成果膠/纖維素水凝膠，所用纖維素的粘均分子量為3萬 10萬道爾頓。具體來說，本發(fā)明的技術(shù)方案中的制備步驟是將果膠于室溫下，添加質(zhì)量百分比濃度為6 10%的NaOH、質(zhì)量百分比濃度為4 12%的尿素的NaOH/尿素的水溶液中，攪拌均勻直至使果膠溶解，得到質(zhì)量百分比濃度為1 6%的果膠的NaOH/尿素組合水溶液。上述步驟中加入的交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷的量與混合溶液的比例為0.5 1.5ml/10g。上述步驟中凝膠溫度為30 60°C。凝膠處理時間為2 12h。利用水凝膠的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)，結(jié)果表明細(xì)胞可以在水凝膠中很好的黏附和增值。因此本發(fā)明制備的纖維素/果膠水凝膠材料是ー種很好的支架材料。


圖1 為本發(fā)明制備果膠/纖維素形成的水凝膠材料外觀。圖2 是本發(fā)明的水凝膠材料形貌和細(xì)胞相容性檢測。其中圖2A是凝膠材料切面形貌，圖2B是細(xì)胞在水凝膠材料表面生長情況。
具體實施例方式下面通過具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)ー步說明，其目的在于幫助更好的理解本發(fā)明的內(nèi)容，但這些具體實施方案不以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實施例1將3克果膠分散于97克含6wt % NaOH和4wt %尿素的混合水溶液中，在室溫 Q2-25°C )下攪拌均勻直至果膠溶解。將3克纖維素(粘均分子量Mn =9.2X104)分散于 97克含6wt% NaOH和4wt%尿素的混合水溶液中，預(yù)冷至-10°C，20小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取IOg果膠溶液和30g纖維素溶液混合，得到果膠和纖維素混合溶液，其中果膠素和纖維素的重量比為1 3，果膠和纖維素合占果膠和纖維素混合溶液的3%。將 4ml的環(huán)氧氯丙烷滴加到40g混合溶液中，升溫至60°C，2小時后得到果膠和纖維素的重量比為1 3的復(fù)合水凝膠。經(jīng)測試，凝膠壓縮強(qiáng)度為44.3KPa，平衡溶脹比為^g/g。實施例2將3克果膠分散于97克含8wt% NaOH和9wt %尿素的混合水溶液中，在室溫下 (同實施例1)攪拌均勻直至果膠溶解。將3克纖維素(粘均分子量Mn = 9. 2 X IO4)分散于97克含6wt % NaOH和4wt %尿素的混合水溶液中，預(yù)冷至-16°C，16小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取20g果膠溶液和20g纖維素溶液混合，得到果膠和纖維素混合溶液；其中果膠和纖維素的重量比為1 1，果膠和纖維素合占果膠和纖維素混合溶液3%。 將的環(huán)氧氯丙烷滴加到40g混合溶液中，升溫至40°C，6小時后得到果膠和纖維素的重量比為1 1的復(fù)合水凝膠。其壓縮強(qiáng)度為32.9KPa，平衡溶脹比為32.4g/g。實施例3將3克果膠分散于97克含IOwt% NaOH和12wt%尿素的混合水溶液中，在室溫下攪拌均勻直至果膠溶解。將3克纖維素(粘均分子量Mn =9.2X104)分散于97克含6wt% NaOH和4wt%尿素的混合水溶液中，預(yù)冷至-20°C，8小時后解凍攪拌得到透明的纖維素溶液。取30g果膠溶液和IOg纖維素溶液混合，得到果膠和纖維素混合溶液；其中果膠和纖維素的重量比為3 1，果膠和纖維素合占果膠和纖維素混合溶液的3%。將細(xì)1的環(huán)氧氯丙烷滴加到40g混合溶液中，升溫至30°C，12小時后得到果膠和纖維素的重量比為3 1的復(fù)合水凝膠材料。其壓縮強(qiáng)度為3. 2KPa，平衡溶脹比為117. 8g/g。
權(quán)利要求
1.一種果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其特征在于包含下述步驟將果膠、纖維素分別溶解于的NaOH/尿素的水溶液中；然后將果膠的NaOH/尿素組合水溶液與纖維素的 NaOH/尿素組合水溶液混合，攪拌均勻得混合溶液，再加入交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，置于凝膠溫度下，直至形成果膠/纖維素水凝膠，所用纖維素的粘均分子量為3萬 10萬道爾頓。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其特征是將果膠于室溫下，添加質(zhì)量百分比濃度為6 10 %的NaOH、質(zhì)量百分比濃度為4 12 %的尿素的NaOH/尿素的水溶液中，攪拌均勻直至使果膠溶解，得到質(zhì)量百分比濃度為1 6%的果膠的NaOH/ 尿素組合水溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其特征是加入的交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷的量與混合溶液的比例為0. 5 1. 5ml/10g。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其特征是凝膠溫度為 30 60°C。
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其特征是凝膠處理時間為 2 12h。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的果膠/纖維素水凝膠的制備方法，其特征是凝膠處理時間為6h。
7.權(quán)利要求1-6任一項所述方法制備的果膠/纖維素水凝膠材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種果膠/纖維素水凝膠的制備方法及其產(chǎn)品，其制備方法的特征在于包含下述步驟將果膠、纖維素分別溶解于的NaOH/尿素的水溶液中；然后將果膠的NaOH/尿素組合水溶液與纖維素的NaOH/尿素組合水溶液混合，攪拌均勻得混合溶液，再加入交聯(lián)劑環(huán)氧氯丙烷，經(jīng)化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)，置于凝膠溫度下，直至形成果膠/纖維素水凝膠，所用纖維素的粘均分子量為3萬～10萬道爾頓。本發(fā)明得到的果膠/纖維素水凝膠，其吸水率為20～120g/g。具有很好吸水性和力學(xué)強(qiáng)度，可廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)，衛(wèi)生以及生物醫(yī)用材料等領(lǐng)域。
文檔編號A61L27/20GK102585255SQ201110003040
公開日2012年7月18日 申請日期2011年1月6日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月6日
發(fā)明者季群, 彭抒昂, 鄧秀新, 閆會清, 馬兆成 申請人:華中農(nóng)業(yè)大學(xué)