本發(fā)明涉及一種環(huán)糊精水凝膠的制備方法。

背景技術(shù)：

羥乙基纖維素為白色或微黃色的粉末，且無臭無味易流動，大多數(shù)的HEC可以溶于水，并且可以溶于由水和水溶性有機(jī)溶劑所組成的混合溶劑中，其中水的含量在40％以上。HEC不溶于烴類溶劑中，但在加熱的情況下能夠溶解在如二甲基亞砜、苯酚、乙二胺、二亞乙基三胺、2-氯乙酸、二甲基甲酰胺和甲酸等強(qiáng)極性溶劑。HEC的粘度在pH值為2～12的范圍內(nèi)變化較小，但超過此范圍后粘度降低。經(jīng)過乙二醛處理的HEC在冷水中會分散且不凝聚，但溶解速度較慢，一般需要30min左右可完全溶解，將其加熱或在pH值為8～10的環(huán)境中可迅速溶解。

環(huán)糊精(Cyclodextrin，CD)是由直鏈淀粉在芽孢桿菌產(chǎn)生的環(huán)糊精葡萄糖基轉(zhuǎn)移酶的作用下生成的一系列環(huán)狀低聚糖的總稱。環(huán)糊精一般含有6-12個D-吡喃葡萄糖單元。其中含有6、7、8個葡萄糖單元的環(huán)糊精分子被研究的較多，這三種環(huán)糊精分別被稱之α-環(huán)糊精、β-環(huán)糊精、γ-環(huán)糊精。它們呈錐形圓環(huán)狀結(jié)構(gòu)，且具有親水外緣和疏水內(nèi)腔。三種環(huán)糊精內(nèi)腔高度都是0.79nm，直徑分別為0.47，0.60和0.75nm。。這三種環(huán)糊精中α-環(huán)糊精分子的空隙最小，其次是β-環(huán)糊精，γ-環(huán)糊精的空隙則最大，其中由于α-環(huán)糊精和γ-環(huán)糊精比較難提取，導(dǎo)致生產(chǎn)成本較高，所以這兩種環(huán)糊精未被大面積使用，和這兩種環(huán)糊精相比β-環(huán)糊精的提取要容易得多，使其生產(chǎn)成本較低，所以工業(yè)上以生產(chǎn)β-環(huán)糊精為主，因此也使環(huán)糊精的研究主要集中于β-環(huán)糊精上。

目前的纖維素/環(huán)糊精凝膠產(chǎn)品中，由于環(huán)糊精本身在水中的溶解度不好而且本身不能夠形成良好的凝膠，所以主要是化學(xué)交聯(lián)和輻射誘導(dǎo)接枝將beta環(huán)糊精接枝在其他一些載體上面。比如用乙二醇二縮水甘油醚(EDGE)做交聯(lián)劑在堿性條件下將環(huán)糊精接枝到棉花織物上面的，也有用檸檬酸做交聯(lián)劑將環(huán)糊精接枝到棉織物上面的，還有用環(huán)氧氯丙烷將環(huán)糊精接枝到納米微晶纖維素上面的。通常在合成環(huán)糊精基質(zhì)凝膠都是在加熱的過程中進(jìn)行，這樣會影響環(huán)糊精對藥物包合能力，還會導(dǎo)致發(fā)生一些副反應(yīng)，生成一些有毒物質(zhì)，使其不能用做生物醫(yī)學(xué)材料。目前合成的環(huán)糊精基質(zhì)凝膠中有膏狀的，也有果凍狀的，前者能夠以任何形態(tài)使用，但是會溶于水，后者擁有一定的溶脹能力和機(jī)械性能而且不溶于水。但是目前的合成過程也存在一些弊端，比如對未改性的環(huán)糊精接枝率太低，或者使用改性后的環(huán)糊精大大提高成本還有合成的凝膠沒有合適的機(jī)械性能都對合成的凝膠應(yīng)用照成一定阻礙。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是要解決現(xiàn)有羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠的制備方法復(fù)雜，環(huán)糊精搭載量低的問題，提供一種羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠籠的制備方法。

本發(fā)明羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠籠的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、將β-CD溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～25％的NaOH溶液中，之后加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～7％的羥乙基纖維素(HEC)水溶液中，攪拌30～40min，然后加入環(huán)氧氯丙烷(EPI)，攪拌10～20min，得到混合溶液；其中β-CD的質(zhì)量與NaOH溶液的體積比為(8-16)g:(10-30)mL，β-CD的質(zhì)量與羥乙基纖維素水溶液的體積比為(8-16)g:(10-30)mL，β-CD的質(zhì)量與環(huán)氧氯丙烷的體積比為(8-16)g:(10-14)mL；

二、將混合溶液在密封的條件下靜止4～6h，形成羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠。

本發(fā)明的有益效果：

本發(fā)明在室溫下，以環(huán)氧氯丙烷(EPI)為交聯(lián)劑并在強(qiáng)堿作用下使羥乙基纖維素(HEC)自交聯(lián)形成可以大量包合β-環(huán)糊精的水凝膠——(β)CD-g-HEC。其中HEC交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，像“籠子”一樣，并將環(huán)糊精包合在其中，如圖1所示，圖中1為β-CD，2為HEC交聯(lián)形成三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，3為EPI。因此稱之為羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠籠。

(β)CD-g-HEC水凝膠具有穩(wěn)定的適合的HEC鏈空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，這可以很容易地包含更多的β-CD并且保證這些被包含其中β-CD不易被透析除去。因此，這也使β-CD的裝載效率可以達(dá)到70.50％。

相較于純的羥乙基纖維素凝膠而言，加入環(huán)糊精的凝膠籠擁有更好的機(jī)械性能和更快的吸水速率。用疏水分子酚酞來評估環(huán)糊精凝膠籠中的環(huán)糊精的活性，結(jié)果顯示，環(huán)糊精凝膠籠能夠快速吸收大量酚酞分子并且維持酚酞分子在凝膠中緩慢釋放出來。

另外，本發(fā)明可通過控制EPI的加入量來控制水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度。本發(fā)明制備的羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠擁有可再生性、來源廣、無毒、可降解、生物相容等優(yōu)點(diǎn)。

本發(fā)明的合成方法條件溫和，且方法簡單，且所得到的水凝膠中含有大量的β-CD，所以在工業(yè)上存在可以大量生產(chǎn)的實(shí)際意義。并且由于這種方法所得到的水凝膠具有透明，易于處理，質(zhì)地柔軟，無毒等特點(diǎn)，因此適合于與皮膚接觸，這將使其在制藥、食品、化妝品，農(nóng)業(yè)和林業(yè)等領(lǐng)域得到更廣泛使用。

附圖說明

圖1為本發(fā)明制備的環(huán)糊精水凝膠籠的結(jié)構(gòu)模型；

圖2為(β)CD-g-HEC水凝膠與HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度測定結(jié)果；

圖3為干燥的HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠的溶脹率隨時間變化圖；

圖4為加入不同EPI量下的HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠的最終溶脹度；

圖5為羥乙基纖維素、β-環(huán)糊精、HEC水凝膠的紅外光譜圖；

圖6為羥乙基纖維素、β-環(huán)糊精、(β)CD-g-HEC水凝膠的紅外光譜圖；

圖7為HEC水凝膠冷凍干燥后經(jīng)掃描電鏡所觀察到的表面形貌；

圖8為(β)CD-g-HEC水凝膠冷凍干燥后經(jīng)掃描電鏡所觀察到的表面形貌；

圖9為水凝膠塊吸收酚酞的速率圖；

圖10為水凝膠塊釋放酚酞的速率圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意組合。

具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠籠的制備方法，按以下步驟進(jìn)行：

一、將β-CD溶解于質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％～25％的NaOH溶液中，之后加入到質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％～7％的羥乙基纖維素水溶液中，攪拌30～40min，然后加入環(huán)氧氯丙烷，攪拌10～20min，得到混合溶液；其中β-CD的質(zhì)量與NaOH溶液的體積比為(8-16)g:(10-30)mL，β-CD的質(zhì)量與羥乙基纖維素水溶液的體積比為(8-16)g:(10-30)mL，β-CD的質(zhì)量與環(huán)氧氯丙烷的體積比為(8-16)g:(10-14)mL；

二、將混合溶液在密封的條件下靜止4～6h，形成羥乙基纖維素基環(huán)糊精水凝膠。

具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為18％～22％。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一中NaOH溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20％。其它與具體實(shí)施方式一相同。

具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟一中羥乙基纖維素水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4％～6％。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟一中羥乙基纖維素水溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％。其它與具體實(shí)施方式一至三之一相同。

具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：步驟一中β-CD的質(zhì)量與NaOH溶液的體積比為10g:20mL。其它與具體實(shí)施方式一至五之一相同。

具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：步驟一中β-CD的質(zhì)量與羥乙基纖維素水溶液的體積比為10g:20mL。其它與具體實(shí)施方式一至六之一相同。

具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：步驟一中β-CD的質(zhì)量與環(huán)氧氯丙烷的體積比為(10-14)g:(11-13)mL。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：步驟一中β-CD的質(zhì)量與環(huán)氧氯丙烷的體積比為8g:12mL。其它與具體實(shí)施方式一至七之一相同。

為驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果，進(jìn)行以下試驗(yàn)：

實(shí)施例1：

一、將20gβ-CD(17.6mmol)溶于40mL 20％的NaOH溶液中，之后加入到40mL 5％的HEC水溶液中，然后攪拌30min，之后分別加入不同量的EPI(2，4，6...24mL，2mL＝25.53mmol)，攪拌10min，得混合溶液。

二、將混合溶液在密封的條件下靜止4h，形成凝膠((β)CD-g-HEC水凝膠)。

對比例：

以相同的條件制備不含有β-CD的水凝膠(HEC水凝膠)。

一、將40mL 20％的NaOH溶液加入到40mL 5％的HEC水溶液中攪拌30min，之后分別加入不同量的EPI(2，4，6...24mL，2mL＝25.53mmol)，攪拌10min，得混合溶液。

二、將混合溶液在密封的條件下靜止4h，形成凝膠。

所得到的所有水凝膠產(chǎn)品浸泡在10mmol·L^-1的HCl溶液中12h。最后將水凝膠切成3.0×1.5×1.5cm的方塊，并浸泡于蒸餾水中一周，以徹底除去不穩(wěn)定的β-CD和殘留的NaOH和HCl。然后分別通過真空干燥和冷凍干燥得到干燥的水凝膠。

(一)實(shí)施例1的反應(yīng)機(jī)理

水凝膠籠經(jīng)由HEC和EPI的交聯(lián)反應(yīng)而形成(反應(yīng)式(1))，為了容納β-CD，通過調(diào)節(jié)EPI的加入量來控制水凝膠的空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。在合成的過程中反應(yīng)式(2)和反應(yīng)式(3)都有可能發(fā)生，但是從這兩個反應(yīng)式中可以看出它們并未對形成水凝膠籠起到作用，所以這兩個反應(yīng)屬于副反應(yīng)。為了控制交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生，本實(shí)施例選擇將NaOH的加入量控制在一個固定值——8g上。具體原因如下。

第一，NaOH量過多會造成環(huán)糊精自交聯(lián)，使凝膠變得易碎；第二，在這個濃度下能夠最好的促進(jìn)HEC的自交聯(lián)反應(yīng)的進(jìn)行；第三，NaOH量太少不能提供強(qiáng)堿性環(huán)境，不僅不能使環(huán)糊精完全溶解，而且由于整個體系堿性不夠強(qiáng)，就不能促使足夠環(huán)氧氯丙烷開環(huán)，而開環(huán)的EPI量較少也就導(dǎo)致了HEC之間交聯(lián)過少，形成的凝膠極其柔軟，而且不能進(jìn)行下一步驟的操作。經(jīng)試驗(yàn)，2.4gNaOH的時候20g環(huán)糊精能夠完全溶解，按照上面步驟的得到的凝膠幾乎沒有機(jī)械強(qiáng)度，即使在水中也不能保持形狀，而加入16gNaOH的時候得到的凝膠變黃，就像捏在一起的沙子，一碰就會碎，沒辦法利用。

(二)水凝膠機(jī)械強(qiáng)度測定

(β)CD-g-HEC水凝膠與HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度測定結(jié)果如圖2所示，■表示HEC水凝膠，●表示(β)CD-g-HEC水凝膠。

從圖2中可以看出(β)CD-g-HEC水凝膠與HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度都是先增大后減小，且兩者的所能承受的最大壓強(qiáng)分別為2.58KPa和1.39KPa。且從圖2中可以看出兩種水凝膠隨著EPI的加入量從2mL開始以每2mL為一梯度一直加到24mL其機(jī)械強(qiáng)度有相當(dāng)大的差別，從這一現(xiàn)象中可以看出EPI的加入量對水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度有著相當(dāng)大的影響。

在機(jī)械強(qiáng)度逐漸增加的過程中，(β)CD-g-HEC水凝膠擁有比HEC水凝膠更高的機(jī)械強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度增重速率，這主要是由兩個原因造成的：第一，隨著EPI量的增加HEC之間的交聯(lián)度變高，從而導(dǎo)致水凝膠骨架的強(qiáng)度的升高，這就也使水凝膠的內(nèi)部結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定，也就使水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度得到了提升；第二，(β)CD-g-HEC水凝膠有著類似“鋼筋混凝土”的特性，這其中β-CD就相當(dāng)于鋼筋混凝土里的“鵝卵石”，而交聯(lián)在一起的HEC就相當(dāng)于鋼筋混凝土中的“鋼結(jié)構(gòu)”，另外，水就相當(dāng)于其中的“水泥”。鋼筋混凝土通過向其中加入鵝卵石以增加其強(qiáng)度，與之同理，向(β)CD-g-HEC水凝膠中加入β-CD就相當(dāng)于向其三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)中加入增強(qiáng)劑，并通過這種方法使其機(jī)械強(qiáng)度得到顯著提升。當(dāng)EPI的加入量未超過12mL時，(β)CD-g-HEC水凝膠中的β-CD的裝載量逐步提高，與之對應(yīng)的(β)CD-g-HEC水凝膠地機(jī)械強(qiáng)度也在逐步提高。并且與HEC水凝膠進(jìn)行對比可以看出在加入相同的EPI量的情況下加入了β-CD的(β)CD-g-HEC水凝膠要比未加入β-CD的HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度高出很多，這也進(jìn)一步說明了β-CD的加入確實(shí)有效的提高了水凝膠籠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的骨架強(qiáng)度。

在機(jī)械強(qiáng)度逐漸下降的過程中，隨著EPI的量的過量加入(β)CD-g-HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度迅速下降直至與HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度相差無幾甚至更低，這種現(xiàn)象大致上也可以用兩種原因?qū)ζ溥M(jìn)行解釋：第一，隨著EPI的過量加入，EPI之間出現(xiàn)自交聯(lián)現(xiàn)象，而EPI的自交聯(lián)導(dǎo)致了HEC鏈之間的空間變大，這也就使水凝膠籠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)不再像之前那么緊實(shí)，骨架的穩(wěn)定性也不如之前，這也就導(dǎo)致了(β)CD-g-HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度下降；第二，隨著EPI的加入量超過12mL時β-CD的裝載量也開始下降，而且從第一個原因中可以看出，由于EPI的過量加入導(dǎo)致HEC鏈之間的空間變大，進(jìn)而導(dǎo)致β-CD更容易被透析除去。隨著(β)CD-g-HEC水凝膠籠中作為增強(qiáng)劑的β-CD流失，本就不再如之前緊實(shí)的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得空隙更大，這也就使其機(jī)械強(qiáng)度進(jìn)一步下降，這也就解釋了為什么當(dāng)EPI的加入量達(dá)到18mL時(β)CD-g-HEC水凝膠的機(jī)械強(qiáng)度要比HEC水凝膠的還要低。

(三)溶脹率測定

HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠的溶脹率測定結(jié)果如圖3和4所示。圖3為干燥的HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠的溶脹率隨時間變化圖(所加入的EPI量都為10mL)，圖4為加入不同EPI量下的HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠的最終溶脹度。其中■表示(β)CD-g-HEC水凝膠，●表示HEC水凝膠。

溶脹性能表示的是水凝膠的持水能力和滲透性能。水凝膠的溶脹以水分子自由擴(kuò)散進(jìn)水凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中為開始，之后與極性親水基團(tuán)水合并且聚合物開始擴(kuò)張，到自由水分子與水凝膠網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中的分子達(dá)到平衡為止。

從圖3中可以看出HEC水凝膠可以包含更多的水分子，但是其對水的相對吸收速率要比(β)CD-g-HEC水凝膠的慢。這種現(xiàn)象說明了被包裹于(β)CD-g-HEC水凝膠中的β-CD阻礙了水分子擴(kuò)散進(jìn)其中，因此導(dǎo)致了(β)CD-g-HEC水凝膠的溶脹性相比于HEC水凝膠要差很多，但這也使其能夠更快的達(dá)到其最大溶脹度。

圖4表明了HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠在不同的EPI加入量下的最終溶脹度，從中可以看出兩種水凝膠的最終溶脹度隨著EPI加入量的增加而發(fā)生改變。EPI加入量的不同導(dǎo)致了交聯(lián)度的不同，進(jìn)而導(dǎo)致了水凝膠的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了不同的情況。當(dāng)EPI加入量很少時水凝膠的交聯(lián)度比較低，這就導(dǎo)致了水凝膠內(nèi)部存在很多比較大的孔隙，然后隨著EPI加入量的增加水凝膠的交聯(lián)度開始逐漸變高，原本比較大的孔隙也隨之開始不斷變小，這種情況進(jìn)一步導(dǎo)致水凝膠對水的吸收量不斷變低，之后隨著EPI的過量加入，水凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的空隙開始變大，這就導(dǎo)致了水凝膠對水的吸收量開始小幅度逐步回升。

(四)β-環(huán)糊精裝載量測定

采用重量法和光度滴定法測定樣品中環(huán)糊精的含量所得到的數(shù)據(jù)如表1所示

表1 β-環(huán)糊精裝載量數(shù)據(jù)

表1中可以看出通過重量法所得到的數(shù)據(jù)要比光度滴定法所得到的高一點(diǎn)，這是因?yàn)橹亓糠ㄋ鶞y得的是(β)CD-g-HEC水凝膠中β-CD的總重量，而光度滴定法給出的是(β)CD-g-HEC水凝膠中的β-CD的實(shí)際封裝能力——由于空間位阻的作用，β-CD之間的交聯(lián)使β-CD的封裝能力降低，這表明這部分β-CD不會被光度滴定發(fā)檢測出來，這也就導(dǎo)致了重量法所得到的結(jié)果要比光度滴定發(fā)的高。所以光度滴定發(fā)所得到的數(shù)據(jù)結(jié)果更具備研究意義。此外，從表1中可以看出重量法與光度滴定法的結(jié)果相差不大，這也說明了β-CD之間的交聯(lián)是有限的。

如表1中所示，這兩種方法都表明β-CD的裝載量是隨著EPI的量的增加先增大后減小，并且最大值出現(xiàn)在EPI加入量為12mL時。在EPI的加入量未達(dá)到12mL時隨著EPI的加入量的增加水凝膠的交聯(lián)度不斷提高，其空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)變得越來越緊實(shí)，進(jìn)而使水凝膠的內(nèi)部的空隙變得越來越小，這也就使被包含于其中的β-CD越來越不易被透析除去，進(jìn)而使(β)CD-g-HEC水凝膠中的β-CD裝載量不斷提高。但是，隨著EPI的過量加入，水凝膠內(nèi)部的孔隙開始不斷變大，變得不再能有效地阻擋β-CD，β-CD變得越來越容易被透析除去，這就出現(xiàn)了如表1中所示當(dāng)EPI的加入量大于12mL時β-CD的裝載量不斷降低的現(xiàn)象

(五)傅里葉紅外光譜法(FTIR)表征

圖5為羥乙基纖維素、β-環(huán)糊精、HEC水凝膠的紅外光譜圖，其中x表示羥乙基纖維素，y表示HEC水凝膠，z表示β-環(huán)糊精。圖6為羥乙基纖維素、β-環(huán)糊精、(β)CD-g-HEC水凝膠的紅外光譜圖，其中a表示羥乙基纖維素，b表示(β)CD-g-HEC水凝膠，c表示β-環(huán)糊精。

根據(jù)干燥的水凝膠凍干粉末的紅外光譜圖，并且以β-CD和HEC的紅外光譜圖為基準(zhǔn)，得到以下峰值數(shù)據(jù)：3397cm^-1為O–H的伸縮振動峰，2926cm^-1為C–H的反稱伸縮振動峰，1654cm^-1為O–H面內(nèi)彎曲振動峰，1157cm^-1為C-O的伸縮振動峰，1030cm^-1為C-O-C伸縮振動峰，無論是(β)CD-g-HEC水凝膠還是HEC水凝膠都存在相似的峰值，但當(dāng)與β-CD和HEC的紅外光譜對比時發(fā)現(xiàn)它們的峰的強(qiáng)度和形狀都有所不同。例如，與β-CD和HEC的紅外光譜相比水凝膠的醚鍵的峰(1200和1000cm^-1之間)變?nèi)跚易兂蓪挿?，產(chǎn)生這種情況的原因是由于交聯(lián)反應(yīng)的發(fā)生而導(dǎo)致其生成減少。1384cm^-1附近的峰由于交聯(lián)反應(yīng)之后OH基團(tuán)和氫鍵的產(chǎn)生的而導(dǎo)致強(qiáng)度降低。而且，因?yàn)?000cm^-1附近沒有檢測出峰的存在，所以可以確定在水凝膠中不存在游離的EPI。

(六)電鏡掃描分析

HEC水凝膠和(β)CD-g-HEC水凝膠冷凍干燥后經(jīng)掃描電鏡所觀察到的表面形貌如圖7和8所示。

從通過電鏡掃描所得到的圖像中可以看出HEC水凝膠與(β)CD-g-HEC水凝膠的微觀結(jié)構(gòu)是不同的，其中HEC水凝膠呈現(xiàn)出膠狀形態(tài)，而(β)CD-g-HEC水凝膠表面則呈現(xiàn)出鋒利的片狀結(jié)晶形態(tài)。這種鋒利的片狀結(jié)晶層是由HEC水凝膠表面上的β-CD結(jié)晶棒所形成的，而且與未加入β-環(huán)糊精的HEC水凝膠表面完全不同。因此進(jìn)行了以下實(shí)驗(yàn)：

將干燥的(β)CD-g-HEC水凝膠重新浸泡于去離子水中并且透析1天后，測得β-CD的重量損失為91.3％。這個實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，大部分的β-CD是包裹于水凝膠中，而不是接枝于HEC鏈上。

為了減少β-CD經(jīng)冷凍干燥后的損耗，對(β)CD-g-HEC水凝膠采用了60℃下強(qiáng)制空氣干燥。在經(jīng)過空氣干燥后，將所得到的干燥產(chǎn)品浸于去離子水中，之后烘干，重復(fù)3次。結(jié)果顯示這三次烘干過程可以將β-CD的重量損失分別控制在15％，23％和27％。這意味著在60℃下對水凝膠進(jìn)行強(qiáng)制空氣干燥可以保持水凝膠籠的結(jié)構(gòu)以將β-CD包含其中。

(七)β-CD加入量對β-CD裝載效率的影響

(β)CD-g-HEC水凝膠籠中β-CD的裝載效率可由以下公式求得：

EPI加入量固定為12mL時β-CD的加入量對β-CD的裝載效率的影響的數(shù)據(jù)結(jié)果如表2所示。

表2不同的β-CD加入量下β-CD的裝載效率的數(shù)據(jù)結(jié)果

如表2所示，當(dāng)加入8gβ-CD時β-CD的裝載效率的裝在效率最高，高達(dá)70.50％。從原子經(jīng)濟(jì)性和β-CD的裝載量上考慮，HEC、EPI和β-CD的最合適的加入比例應(yīng)為1g:6mL:4g，并且NaOH水溶液中NaOH的質(zhì)量分?jǐn)?shù)應(yīng)控制在20％。

(八)(β)CD-g-HEC水凝膠和HEC水凝膠對酚酞的吸收與釋放分析

β-CD在溶液中可通過利用β-CD的空腔將酚酞分子的疏水基團(tuán)包含其中的形式與酚酞形成包合物，并且使酚酞溶液明顯褪色，因此可以清楚的看到酚酞分子進(jìn)入到了水凝膠中。

將水凝膠塊浸入酚酞/緩沖溶液中4天后，浸有(β)CD-g-HEC水凝膠塊的酚酞/緩沖溶液明顯褪色，然而浸有HEC水凝膠的酚酞/緩沖溶液無明顯變化。這一現(xiàn)象說明(β)CD-g-HEC水凝膠相比于HEC水凝膠可以吸收更多的酚酞，此外通過圖9(圖中◆表示(β)CD-g-HEC水凝膠，■表示HEC水凝膠)可以看出，(β)CD-g-HEC水凝膠相對于HEC水凝膠來說擁有更快的吸收速率并且在相同的時間下可以吸收更多的酚酞。

HEC水凝膠塊和(β)CD-g-HEC水凝膠塊在吸收完酚酞后所呈現(xiàn)出的顏色有所不同，HEC水凝膠塊整體完全變成深紅色，而(β)CD-g-HEC水凝膠塊只在邊緣呈現(xiàn)出淡淡的淺紫色，中心卻為無色透明。產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因是：第一，之所以(β)CD-g-HEC水凝膠塊中心為無色透明是因?yàn)楫?dāng)酚酞分子進(jìn)入到(β)CD-g-HEC水凝膠中后它的疏水性基團(tuán)被β-CD的空腔結(jié)構(gòu)包含其中，這使酚酞分子的分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了一定的改變，使其不再顯現(xiàn)顏色；第二，其邊緣呈現(xiàn)出淡淡的淺紫色是因?yàn)樵谒z塊被切割的過程中其邊緣的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，所以當(dāng)(β)CD-g-HEC水凝膠塊被放入酚酞/緩沖溶液中后，其邊緣的β-CD由于沒有了阻礙便被透析除去，這就導(dǎo)致了凝膠塊邊緣的酚酞分子不會再與β-CD形成包合物，而是僅僅被包裹在水凝膠的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)中，酚酞分子也就因此保留了顯色特性。

隨著時間的推進(jìn)水凝膠塊的酚酞分子累計(jì)釋放率百分比的變化如圖10所示(圖中◆表示HEC水凝膠，■表示(β)CD-g-HEC水凝膠)，HEC水凝膠在一天之內(nèi)就幾乎釋放出了所有的酚酞分子，與之相比，(β)CD-g-HEC水凝膠塊在相同的時間段僅釋放了10％的酚酞分子。并且4天后(β)CD-g-HEC水凝膠塊中還存有70％的酚酞分子。這一結(jié)果表明，實(shí)施例1所合成的(β)CD-g-HEC水凝膠不僅能夠大量包合客體分子，而且還可以對被包含其中的客體分子起到比較強(qiáng)的緩釋作用。