一种水溶性壳聚糖的制备方法技术

本发明专利技术制备了一种水溶性壳聚糖，其特征在于其特征在于该水溶性壳聚糖以壳聚糖作为主要组分，以小分子改性剂作为第二组分，在一定条件下（如：添加活化剂、PH值改变等），得到无需有机酸或无机酸的帮助即可直接溶于水，并具有大量羧基、氨基、羟基等易改性基团的水溶性壳聚糖。该水溶性壳聚糖具有优良的物理机械性能、生物相容优良，化学改性提供了一系列具有特定应用的水溶性壳聚糖，拓宽了其在药学、生物医学、生物技术、组织工程等领域的应用。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术制备了一种水溶性壳聚糖，其特征在于其特征在于该水溶性壳聚糖以壳聚糖作为主要组分，以小分子改性剂作为第二组分，在一定条件下（如：添加活化剂、PH值改变等），得到无需有机酸或无机酸的帮助即可直接溶于水，并具有大量羧基、氨基、羟基等易改性基团的水溶性壳聚糖。该水溶性壳聚糖具有优良的物理机械性能、生物相容优良，化学改性提供了一系列具有特定应用的水溶性壳聚糖，拓宽了其在药学、生物医学、生物技术、组织工程等领域的应用。【专利说明】
本专利技术涉及，特别是一种组织工程用水溶性壳聚糖及其制备方法，涉及壳聚糖改性
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技术介绍
壳聚糖是由自然界广泛存在的几丁质经过脱乙酰作用得到的，化学名称为聚葡萄糖胺(1-4)-2-氨基-B-D葡萄糖。壳聚糖具有良好的生物活性和物理机械性能，因此受到广泛的关注。近年来被普遍应用于医药、食品、化工、化妆品、水处理、金属提取及回收、生化和生物医学工程等诸多领域，并取得重大进展。壳聚糖相较几丁质，由于脱乙酰作用的进行其水溶性已经得到了一定的提高，然而壳聚糖仍然不能直接溶于水，只能溶于一些稀的无机酸或有机酸水溶液中，这在很大程度上限制了其的应用。目前对于水溶性壳聚糖的定义很多，包括一、能溶于水的壳聚糖；二、能溶于水的壳聚糖盐酸盐；三、能溶于水的羧甲基壳聚糖；四、能溶于水的低分子甲壳素；五、能溶于水的低分子壳聚糖。壳聚糖的优良机械性能是基于其较大的分子量而存在的，低分子水溶性壳聚糖显然不具有这一优势。同时，将壳聚糖用于组织工程、药物控释等方面时，使用有机无机酸来帮助其溶解会带来很大的负面问题。基于以上两点，我们得到的水溶性壳聚糖必须在不损失其机械性能的前提下可以直接溶于水。脱乙酰化得到的壳聚糖不仅降低了结晶度，提高了可溶性，同时壳聚糖分子链上的羟基、乙酰氨基、氨基等赋予了壳聚糖更大的化学改性潜力。针对壳聚糖的化学改性并不影响其分子链的基本骨架，因此能最大限度地保持其物理化学性能及生物化学性能，同时改性引入的新基团可提高壳聚糖的部分性能进而使其产生新的应用。壳聚糖的改性提供了一系列具有特定应用的水溶性壳聚糖，拓宽了其在药学、生物医学、生物技术、组织工程等领域的应用。
技术实现思路
本专利技术的目的之一在于克服现有技术中存在的问题，在不影响壳聚糖原有物理机械性能及生物化学性能的前提下，通过对其分子链上氨基、羟基、乙酰氨基的化学改性，提供一种机械性能更好，生物相容性优良的真正意义上的水溶性壳聚糖。本专利技术的目的之二在于提供该水凝胶的制备方法。为达到上述目的，本专利技术采用如下技术方案: ，其特征在于具有以下工艺过程:以壳聚糖作为主要组分，以改性剂有机酸中的乳糖酸、乳酸、丁二酸酐；环氧类中的环氧乙烷、环氧丙醇、环氧丁二酸；以及乙醛酸等作为第二组分；改性得到水溶性良好，并具有羧基、氨基、羟基等基团的水溶性壳聚糖； a.以水溶性有机酸作改性剂:称取0.2g壳聚糖，将其溶于lwt%的乙酸或者乳酸水溶液中，配制浓度为1?丨％的壳聚糖水溶液；加入上述一种有机酸改性剂充分混匀并搅拌30分钟；随后加入活化剂1-羟基苯并三唑(HOBT)或者N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)，溶解完全后再加入碳二亚胺活化剂活化羧基；碳二亚胺活化剂的用量为HOBT或者NHS的5-10倍；水溶性有机酸改性剂的用量为壳聚糖的1-12倍，依取代度而定； b.以环氧类作改性剂:称取0.2g壳聚糖，将其溶于lwt%的乙酸水溶液中，充分搅拌，配制浓度为1被％的壳聚糖水溶液；加入上述一种环氧类改性剂，充分混合后调节体系PH值(视改性基团类别而定，PH为7，改性壳聚糖上的氨基；PH大于10，则改性壳聚糖上的羟基)进行开环反应，取代壳聚糖上的氨基，生成羟基； c.以乙醛酸作改性剂:称取0.2g壳聚糖，将其溶于1被％的乙酸水溶液中，配制浓度为lwt%的壳聚糖水溶液；加入摩尔数为壳聚糖3-6倍的乙醛酸，醛基与壳聚糖上的氨基发生席夫碱反应，得到含羧基的水溶性壳聚糖。本专利技术制得的水溶性壳聚糖可直接溶于去离子水中，改性过程中很少发生分子链断裂，所以仍具有良好的机械强度，同时，针对性选择改性小分子的类型，可赋予水溶性壳聚糖不同类型的活性基团，为后续的应用提供了良好的活性位点。该专利技术提供了一种生物相容性优良，适用范围广，水溶性较好的壳聚糖材料，在组织工程、药物控释、再生医学等领域有良好的应用前景。【具体实施方式】下面结合实施例对本专利技术进行详细描述。实施例一 采用有机酸乳糖酸作为改性剂。称取0.75g乳糖酸与50ml去离子水混合均匀,称取0.5g脱乙酰度大于95%壳聚糖，将其溶于上述乳糖酸溶液中。加入活化剂0.54gN-羟基琥珀酰亚胺，完全溶解后调节PH到5.8，加入活化剂1.1Sgl- (3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺，完全溶解后常温反应72h。反应结束后将溶液装入透析袋透析冻干，得到乳糖酸改性的壳聚糖，改性率约为70%，乳糖酸含有大量羟基，所得水溶性壳聚糖具有良好的水溶性。实施例二 采用有机酸丁二酸酐作为改性剂。称取0.5g脱乙酰度大于95%壳聚糖，加入40ml浓度为lwt%的乙酸水溶液，充分搅拌溶解，加入40ml甲醇用于稀释壳聚糖水溶液，混合均匀后即加入2g 丁二酸酐，搅拌反应24h，反应结束后加入等体积丙酮，过滤得到沉淀，将沉淀再次溶于去离子水中并装入透析袋，透析三天后取出冻干，得到羧基化水溶性壳聚糖。实施例三 采用有机酸乳酸作为改性剂。取Iml乳酸与60ml去离子水混合均匀得乳酸水溶液，称取Ig脱乙酰度大于95%壳聚糖，充分搅拌溶解。加入活化剂3.42gl-羟基苯并三唑，待其完全溶解后再加入活化剂2.64gN, N-二异丙基碳二亚胺，搅拌反应12h后，取出透析冻干。所得羟基化水溶性壳聚糖改性率约为74%。实施例四 采用环氧类中的环氧丙醇作为改性剂。称取Ig脱乙酰度大于95%壳聚糖，加入100ml浓度为lwt%的乙酸水溶液，充分搅拌溶解，加入3ml环氧丙醇，混合均匀后调节PH到7左右，反应24h后加入等体积丙酮，过滤得到沉淀，将沉淀溶于去离子水中，溶解后装入透析袋透析冻干，得到的壳聚糖氨基被取代成为邻羟基结构，滴定得改性度为84%，水溶性优良。邻羟基的存在，使其可进一步进行氧化改性，得到选择性氧化的水溶性壳聚糖。实施例五: 采用乙醛酸作为改性剂。称取0.4g脱乙酰度大于95%壳聚糖，加入50ml浓度为lwt%的乙酸水溶液，充分搅拌溶解，加入0.32g乙醛酸，混合均匀后反应12小时，加入等体积丙酮，过滤得到沉淀，将沉淀溶于去离子水中，溶解后装入透析袋透析冻干，得到的壳聚糖氨基被取代为羧基，改性接近完全。该反应效率很高，得到的大量羧基使壳聚糖具有多样的后续改性方式。【权利要求】1.，其特征在于具有以下工艺过程:以壳聚糖作为主要组分，以改性剂有机酸中的乳糖酸、乳酸、丁二酸酐；环氧类中的环氧乙烷、环氧丙醇、环氧丁二酸；以及乙醛酸等作为第二组分；改性得到水溶性良好，并具有羧基、氨基、羟基等基团的水溶性壳聚糖。2.a.以水溶性有机酸作改性剂:称取0.2g壳聚糖，将其溶于lwt%的乙酸或者乳酸水溶液中，配制浓度为1?丨％的壳聚糖水溶液；加入上述一种有机酸改性剂充分混匀并搅拌30分钟；随后加入活化剂1-羟基苯并三唑(HOBT本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水溶性壳聚糖的制备方法，其特征在于具有以下工艺过程：以壳聚糖作为主要组分，以改性剂有机酸中的乳糖酸、乳酸、丁二酸酐；环氧类中的环氧乙烷、环氧丙醇、环氧丁二酸；以及乙醛酸等作为第二组分；改性得到水溶性良好，并具有羧基、氨基、羟基等基团的水溶性壳聚糖。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：颜世峰，张鑫，孙园园，王滔滔，尹静波，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：