專利名稱：甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法。
背景技術(shù)：
甲殼素是一種可再生的天然高分子材料，在自然界中的含量?jī)H次于纖維素， 主要存在于甲殼類動(dòng)物的殼中，其資源豐富、環(huán)境友好。殼聚糖是由甲殼素在
濃度為40"45。/。的NaOH溶液中部分脫乙酰化而得，在醫(yī)學(xué)、生物化學(xué)、分析化 學(xué)和化學(xué)工業(yè)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。甲殼素和殼聚糖的分子鏈都是由乙酰氨 基葡萄糖和脫乙酰氨基葡萄糖通過(guò)無(wú)規(guī)或者嵌段分布組成，兩者的差別在于脫 乙酰度的不同，當(dāng)脫乙酰度低于50%時(shí)，將其命名為甲殼素；當(dāng)脫乙酰度高于 50%時(shí)，則命名為殼聚糖。甲殼素不能溶于稀酸的水溶液，而殼聚糖分子鏈上存 在大量的氨基，遇到酸溶液可以被質(zhì)子化，形成聚陽(yáng)離子電解質(zhì)，從而溶解于 稀酸水溶液。
甲殼素和殼聚糖都具有優(yōu)異的生物相容性、生物可降解性和物理化學(xué)穩(wěn)定 性。甲殼素已廣泛用作止血材料、口服藥劑賦形劑、膽固醇調(diào)節(jié)劑和酶的固定 化。殼聚糖體內(nèi)植入材料與機(jī)體組織生物相容性好，沒有纖維包囊和慢性炎癥 反應(yīng)。因而開發(fā)一種可生物降解的、甲殼素纖維增強(qiáng)改性的三維殼聚糖棒材， 可用作骨折內(nèi)固定裝置，不僅無(wú)需二次手術(shù)取出固定物，也避免了金屬植入物 引起的應(yīng)力遮擋效應(yīng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法，以 獲得可生物降解、高強(qiáng)度的甲殼素纖維/殼聚糖復(fù)合的骨折內(nèi)固定材料。
本發(fā)明的甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法，包括以下步驟
1) 按每0.05 0.3 g的甲殼素纖維，加入到400 ml、體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸 水溶液中，攪拌0.5h;
2) 向步驟l)溶液中按每0.05-0.3 g的甲殼素纖維加入20g殼聚糖粉末， 并攪拌使甲殼素纖維懸浮分散在殼聚糖溶液中，混合溶液靜置脫泡；
3) 將殼聚糖粉末溶于體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為 4% 5%的殼聚糖溶液，靜置脫泡；
4) 取少量步驟3)殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2) 溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的堿性凝固液中，凝固6 24h，脫模，得到甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材，用蒸餾水洗滌至中性；
5)將甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材在60°(:~80°<:的干燥，即可。
上述的甲殼素纖維的纖度為2.3±0.5 dtex，長(zhǎng)度為5mm。堿性凝固液為NaOH 或KOH。
本發(fā)明的有益效果在于
利用甲殼素和殼聚糖脫乙酰度的差異導(dǎo)致兩者在稀酸水溶液中溶解性能的 不同，從而可配制甲殼素纖維懸浮分散的殼聚糖溶液。掃描電鏡實(shí)驗(yàn)觀察到甲 殼素纖維有幾個(gè)棱邊，不呈圓柱狀，且表面呈波浪狀凹凸起伏，這有利于增加
甲殼素纖維與殼聚糖基體之間的機(jī)械結(jié)合力。在甲殼素纖維/殼聚糖三維復(fù)合棒 材中，殼聚糖作為基體，是連續(xù)相，可以傳遞應(yīng)力；而甲殼素纖維無(wú)規(guī)分散在
殼聚糖基體中，可以連接殼聚糖基體的各個(gè)層，并起到承受外來(lái)應(yīng)力的作用。
當(dāng)甲殼素纖維的含量為0.5%時(shí)，復(fù)合棒材的彎曲強(qiáng)度和彎曲模量可達(dá)到 114.2MPa、 5.2GPa，與純殼聚糖相比分別提高了 23.6%、 26.8%，可滿足骨折內(nèi) 固定的臨床使用要求。


圖1是甲殼素纖維的掃描電鏡照片。
具體實(shí)施例方式
以下結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明。 實(shí)施例1:
1) 將甲殼素纖維(纖度為2.3±0.5 dtex)切成長(zhǎng)度為5mm的短纖維，掃描 電鏡照片見圖l，由圖可見其具有幾個(gè)棱邊，不呈圓柱狀，且表面呈波浪狀凹凸 起伏；稱取0.05g的甲殼素纖維，加入到400ml、體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸水溶 夜中，攪拌0.5h;
2) 向步驟l)溶液中加入20g殼聚糖粉末，并攪拌2h，甲殼素纖維懸浮分
散在殼聚糖溶液中，混合溶液靜置脫泡；
3) 將殼聚糖粉末溶于體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的
殼聚糖溶液，靜置脫泡；
4) 取少量步驟3)的殼聚糖溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于質(zhì)量分 數(shù)為5。/。的NaOH凝固液中，室溫下殼聚糖凝固成膜，脫模，得到殼聚糖膜；然 后將步驟2)的溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5Q/。的NaOH凝固液 中，凝固6h，脫模，得到甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材，用蒸餾水洗滌至 中性；5)將甲殼素纖維改性的三維殼聚糖凝膠棒材放在溫度為60 °C的烘箱中干 燥72h，即得到甲殼素纖維/殼聚糖復(fù)合棒材。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
彎曲強(qiáng)度109.9 MPa
彎曲模量5.2 GPa 實(shí)施例2:
1) 將甲殼素纖維(纖度為2.3±0.5 dtex)切成長(zhǎng)度為5mm的短纖維；稱取 0.1 g的甲殼素纖維，加入到400 ml、體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸水溶夜中，攪拌 0.5 h;
2) 向步驟l)溶液中加入20g殼聚糖粉末，并攪拌2h，甲殼素纖維懸浮分 散在殼聚糖溶液中，混合溶液靜置脫泡；
3) 將殼聚糖粉末溶于體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的 殼聚糖溶液，靜置脫泡；
4) 取少量步驟3)的殼聚糖溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于質(zhì)量分 數(shù)為5。/。的KOH凝固液中，室溫下殼聚糖凝固成膜，脫模，得到殼聚糖膜；然 后將步驟2)的溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5%的KOH凝固液 中，凝固24 h，脫模，得到甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材，用蒸餾水洗滌 至中性；
5) 將甲殼素纖維改性的三維殼聚糖凝膠棒材放在溫度為80 °C的烘箱中干 燥96h，即得到甲殼素纖維/殼聚糖復(fù)合棒材。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果
彎曲強(qiáng)度114.2MPa 彎曲模量5.2 GPa 實(shí)施例3:
1)將甲殼素纖維(纖度為2.3i0.5dtex)切成長(zhǎng)度為5mm的短纖維；稱 取0.3g的甲殼素纖維，加入到400 ml、體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸水溶夜中，攪 拌0.5h;
2) 向步驟l)溶液中加入20g殼聚糖粉末，并攪拌2h，甲殼素纖維懸浮分
散在殼聚糖溶液中，混合溶液靜置脫泡；
3) 將殼聚糖粉末溶于體積分?jǐn)?shù)為2%的稀醋酸中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4%的
殼聚糖溶液，靜置脫泡；
4) 取少量步驟3)的殼聚糖溶液均勻涂覆于模具表面，將模具置于質(zhì)量分 數(shù)為5M的NaOH凝固液中，室溫下殼聚糖凝固成膜，脫模，得到殼聚糖膜；然 后將步驟2)的溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5。/。的NaOH凝固液
5中，凝固12 h，脫模，得到甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材，用蒸餾水洗滌 至中性；
5)將甲殼素纖維改性的三維殼聚糖凝膠棒材放在溫度為70 °C的烘箱中干 燥120h，即得到甲殼素纖維/殼聚糖復(fù)合棒材。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果 彎曲強(qiáng)度96.0 MPa 彎曲模量5.2GPa。
權(quán)利要求
1.甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法，包括以下步驟1)按每0.05～0.3g的甲殼素纖維，加入到400ml、體積分?jǐn)?shù)為2％的稀醋酸水溶液中，攪拌0.5h；2)向步驟1)溶液中按每0.05～0.3g的甲殼素纖維加入20g殼聚糖粉末，并攪拌使甲殼素纖維懸浮分散在殼聚糖溶液中，混合溶液靜置脫泡；3)將殼聚糖粉末溶于體積分?jǐn)?shù)為2％的稀醋酸中，配制成質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％～5％的殼聚糖溶液，靜置脫泡；4)取少量步驟3)殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，然后將步驟2)溶液注入模具中，再將模具放入質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％的堿性凝固液中，凝固6～24h，脫模，得到甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材，用蒸餾水洗滌至中性；5)將甲殼素纖維改性的殼聚糖凝膠棒材在60℃～80℃的干燥，即可。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法，其特 征在于堿性凝固液為NaOH或KOH。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法，其特 征在于甲殼素纖維的纖度為2.3±0.5 dtex，長(zhǎng)度為5mm。
全文摘要
本發(fā)明公開的甲殼素纖維增強(qiáng)改性三維殼聚糖棒材的方法，步驟包括將甲殼素纖維加入到稀醋酸水溶液中，再加入殼聚糖粉末，充分?jǐn)嚢?，獲得分散有甲殼素纖維的殼聚糖溶液，靜置脫泡；將殼聚糖溶液注入模具中先形成一層內(nèi)膜，再將分散有甲殼素纖維的殼聚糖溶液注入模具中，經(jīng)堿性凝固液滲透擴(kuò)散，自行組裝得到甲殼素纖維增強(qiáng)改性的殼聚糖凝膠棒材，用蒸餾水洗滌至中性，干燥。本發(fā)明制得的甲殼素纖維增強(qiáng)改性的三維殼聚糖棒材力學(xué)性能優(yōu)良，可滿足骨折內(nèi)固定的臨床使用要求。
文檔編號(hào)C08L5/08GK101665589SQ20091015287
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2009年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月18日
發(fā)明者王征科, 胡巧玲 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)