本发明公开了一种双亲性共聚物改性壳聚糖复合物的制备方法。首先以乳酸与L-苹果酸混合物为起始原料直接缩聚制备聚乳酸与苹果酸低聚物,改变乳酸与L-苹果酸的比例(分别为1∶1,1∶2,1∶3,1∶5,1∶8和1∶10)制备一系列亲水程度不同的共聚物。将组成不同的共聚物分别与水溶性壳聚糖混合进行复合,得到各种组分不同的复合物。在复合物溶液中加入0.8-2.4%聚乙二醇双缩水甘油醚作交联剂在水溶液中70°C反应6小时,将复合物中的壳聚糖交联,制备复合物水凝胶。同时选择低交联度的复合物平铺在玻璃板上,45°C干燥后形成薄膜。该凝胶和薄膜产品可以用做药物缓释载体、伤口敷料和医用防粘剂等多方面的用途。
1.一种壳聚糖复合物水凝胶的制备,其特征是制备过程经历了三步:(1)制备乳酸与L-苹果酸的低聚物,按照乳酸与L-苹果酸的重量比分别为1∶1,1∶2,1∶3,1∶5,1∶8和1∶10的比例混合,使用0.1~0.8%的乳酸锌做催化剂,然后真空加热到130°C直接缩聚15小时得到乳酸与L-苹果酸的共聚物,产物具有亲水/亲油双亲性;(2)制备乳酸与L-苹果酸的共聚物与壳聚糖的复合物,其中乳酸与L-苹果酸的共聚物与水溶性壳聚糖复合时按照二者的重量比分别为1∶5,1∶10,1∶15,1∶20,复合反应在水溶液中搅拌进行;(3)将乳酸与L-苹果酸的共聚物与壳聚糖复合物水溶液用聚乙二醇双缩水甘油醚进行交联,交联剂的重量控制在壳聚糖重量的0.8~2.4%,在氮气保护下70°C水溶液中反应6小时后制成水凝胶。
2.一种壳聚糖复合物亲水性薄膜的制备,其特征是制备过程经历了两步:(1)按照权利要求1中的(1)和(2)步骤制备乳酸与L-苹果酸的共聚物与壳聚糖的复合物;(2)将乳酸与L-苹果酸的共聚物与壳聚糖的复合物水溶液用聚乙二醇双缩水甘油醚作交联剂,交联剂的重量控制在壳聚糖重量的0.1~0.5%,混合均匀,平铺在玻璃板上,在45°C条件下真空烘干制备成膜。
3.按权利要求1中的制备方法所得到的水凝胶或权利要求2中的制备方法所得到的薄膜作为药物释放载体的应用。
4.按权利要求1中的制备方法所得到的水凝胶或权利要求2中的制备方法所得到的薄膜用于医用敷料。技术领域
本研究涉及一种乳酸与苹果酸双亲性共聚物的合成及其壳聚糖复合物的制备,属于生物医用材料技术领域。
背景技术
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰化产物,具有增强巨噬细胞吞噬能力、促进伤口愈合的作用,是一种性能优良、发展潜力极大的医用材料。壳聚糖凝胶作为创伤敷料治疗皮肤缺损,有如下作用:(1)抗菌功能,可促进创面愈合,减少瘫痕形成;(2)止血作用。止血的同时还能够阻止血纤维蛋白束的形成。(3)生物屏障作用。壳聚糖水凝胶用作术后防粘剂,具有隔离伤口创面和抗菌作用,可以有效阻止伤口面的粘结,避免二次手术。聚乳酸和聚苹果酸是特殊的脂肪族聚酯,具有良好的生物相容性和降解性,其降解产物能参与体内三羧酸循环而被生物体吸收。此外,聚苹果酸具有悬挂羧基,容易修饰引入其他功能基团或小分子药物,在生物医药、生物材料等领域有巨大的应用前景。上述两种高聚物都是生物相容性和可降解性材料,价格低廉,安全无毒,适合人体使用。单一组分的壳聚糖制备的水凝胶在低交联度时流动性较大,力学强度不够,影响使用性能。单一组分的壳聚糖制备的薄膜性脆,生物降解周期太长,不利排除体外。制备壳聚糖凝胶所用到的交联剂一般有戊二醛、甲醛、环氧氯丙烷等,这些交联剂分子有不同程度的毒性,残留在凝胶内部无法清除,增加了产品潜在的危险性。过高的戊二醛含量会增加凝胶的细胞毒性,颜色加深及凝胶脆硬,不利于在伤口创面粘合和延展。而过低的戊二醛含量则导致交联程度不够,影响使用效果。因此本发明拟用一种双亲性共聚物对壳聚糖进行改性,制备以壳聚糖为主体的复合物。然后使用一种高分子交联剂将其交联,分别制备壳聚糖水凝胶和薄膜产品。通过双亲性共聚物参与的改性,向复合物中引入适当疏水性成分(聚乳酸),以便增强材料的力学性能。聚苹果酸含有侧链羧基,容易与含氨基的壳聚糖进行复合,形成均匀的复合物材质。最后用高分子交联剂聚乙二醇双缩水甘油醚将复合物交联,比起用小分子交联剂的结果,所得材料韧性和柔顺性增加,改善了壳聚糖的力学性能,缩短了在体内的降解周期,更加适合用于人体。
发明内容
1.以乳酸与L-苹果酸混合物为起始原料直接缩聚制备聚乳酸与苹果酸低聚物,改变乳酸与L-苹果酸的比例(分别为1∶1,1∶2,1∶3,1∶5,1∶8利1∶10)制备一系列亲水程度不同的共聚物。2.将组成不同的共聚物分别与水溶性壳聚糖混合进行复合,得到以壳聚糖为主体的、各种组分不同的复合物。在复合物溶液中加入0.8-2.4%聚乙二醇双缩水甘油醚作交联剂在水溶液中反应,使复合物中的壳聚糖交联,制备复合物水凝胶。3.同时选择含低交联剂(0.1-0.5%)的复合物平铺在玻璃板上,适当加热干燥后形成薄膜。本发明的优点:1.通过双亲性共聚物参与的改性,向复合物中引入适当疏水性成分(聚乳酸),以便增强材料的力学性能,降低流动性。2.共聚物中一定成分的聚苹果酸含有侧链羧基,容易与含氨基的壳聚糖进行复合,形成均匀的复合物材质。3.共聚物参与复合,削弱了壳聚糖分子链段间氢键作用,缩短了生物降解周期,有利于在人体使用。4.用高分子交联剂将复合物交联,比起用小分子交联剂的结果,所得材料韧性和柔顺性增加,用在体内使人感觉舒适。避免了用戊二醛等交联剂带来的微弱毒性;5.所用原料壳聚糖、聚乳酸和聚苹果酸都是生物相容性和降解性好的材料,壳聚糖具有抗菌作用。所有制备过程不用任何有机溶剂,环境友好。该凝胶和薄膜产品可以用做药物缓释载体、伤口敷料和医用防粘剂等多方面的用途。
附图说明
图1乳酸/苹果酸的共聚物与壳聚糖复合物的制备示意图图2乳酸/苹果酸共聚物(1∶2)的红外光谱图图3乳酸/苹果酸共聚物与壳聚糖复合物用聚乙二醇双缩水甘油醚交联反应式图4壳聚糖复合物的细胞毒性实验显微照片结果。A:阴性对照样品结果B:壳聚糖复合物样品结果。具体实施方式:实施例1:乳酸与苹果酸双亲性共聚物的制备:在100毫升圆底烧瓶中,加入5克乳酸和10克L-苹果酸混合物和0.10克乳酸锌晶体,缓慢升温加热到110°C反应1小时,接上水泵减压继续反应14小时,得到白色固体双亲性共聚物产物。实施例2:在100毫升圆底烧瓶中,改变L-苹果酸与乳酸的比例,分别按照乳酸与L-苹果酸重量比为1∶1,1∶2,1∶3,1∶5,1∶8和1∶10,采取实施例1中的类似条件反应,可以得到一系列共聚物。实施例3:双亲性共聚物与壳聚糖复合物的制备:在250毫升烧杯中加入水溶性壳聚糖2.5克和蒸馏水80毫升,浸泡搅拌直至形成均匀壳聚糖溶液。将乳酸和L-苹果酸组分比例为1∶2的共聚物配制成3.0%的水溶液,在搅拌状态下将此溶液12毫升缓缓滴入壳聚糖水溶液形成复合物。实施例4:用不同乳酸和L-苹果酸组分比例的共聚物(1∶1,1∶2,1∶3,1∶5,1∶8和1∶10)配成3.0%的水溶液,分别与壳聚糖水溶液形成复合物。实施例5:壳聚糖复合物水凝胶的制备:在100毫升三颈瓶中,加入实施例3中所得双亲性共聚物与壳聚糖复合物50克,按照与壳聚糖的重量比为0.8-2.4%重量比加入聚乙二醇双缩水甘油醚,搅拌均匀,在氮气保护下70°C水溶液中反应6小时,形成水凝胶。实施例6:壳聚糖复合物薄膜的制备:在100毫升烧杯中加入实施例3中所得双亲性共聚物与壳聚糖复合物溶液30克,按照与壳聚糖的重量比0.1-0.5%加入聚乙二醇双缩水甘油醚,搅拌均匀后,平铺在玻璃片上,在45°C条件下真空烘干成膜。实施例7:壳聚糖复合物水凝胶作为药物载体的应用:将实施例5中壳聚糖复合物水凝胶冷冻干燥,然后称取0.1g布洛芬溶于15mlxa0N,N-二甲基甲酰胺中,再放入干凝胶0.1g,恒温37°C±0.5下放置48小时。然后将凝胶取出,用无水乙醇洗去凝胶表面的布洛芬,在低温真空烘箱中干燥至恒重。称取50mg载药样品分别置于200mL释放介质中,在37°C±0.5下恒温释放,间隔一段时间取样液4mL,离心去其清夜,并补充相同体积的新鲜介质。用紫外分光光度计在264nm处测定吸光度,按标准曲线回归方程计算释放液中布洛芬含量。实施例8:壳聚糖复合物薄膜作为药物载体的应用:称取实施例6中薄膜样品0.10g置于200mL释放介质中,在37°C±0.5下恒温释放。操作步骤同实施例7。实施例9:壳聚糖复合物水凝胶用于医用敷料:在100毫升烧杯中加入水溶性壳聚糖2克和蒸馏水40毫升,浸泡搅拌直至形成均匀壳聚糖溶液。将乳酸和L-苹果酸组分比例为1∶2的共聚物配制成3.0%的水溶液,在搅拌状态下将此溶液8毫升缓缓滴入壳聚糖水溶液形成复合物。然后向复合物中加入聚乙二醇双缩水甘油醚0.15克,搅拌均匀后倒入一模具(10×8×0.5cm),置入恒温箱中70°直至形成片状凝胶,此凝胶可以用作伤口敷料。实施例10:壳聚糖复合物的细胞毒性实验:通过体外培养人微血管内皮细胞(HMEC-1cells),采用SRB法测试壳聚糖复合物的细胞毒性。用细胞培养液10%MCDB将对数生长期的细胞配成浓度为6×10³个/mL的细胞悬浮液^[79],每孔150μL接种于3个96孔培养板,置于37°C、5%CO₂培养箱中培养24h。吸出每孔中的原培养液,每孔加入150μL,的阴性对照液(10%MCDB培养基)、阳性对照液(0.64%苯酚培养基)、样品组(用10%MCDB培养液稀释成0.1g/L的样品),继续置于37°C、5%CO₂培养箱中培养,分别于第1、2、3天各取出一块板测试。取出培养板后通过倒置显微镜观察、评价细胞生长状况。通过SRB法计算细胞相对增值率:倒出培养液,每孔加入200μLxa010%TCA固定液,在4°C固定40min。弃固定液,去离子水洗涤,晾干。每孔加入100μLxa00.4%SRB染色液,37°C染色30min。弃染色液,去离子水洗涤,晾干。每孔加入150μLxa010mmol/Lxa0Tris,于酶标仪上540nm处震荡(每孔测3次,每次60s,取均值),测定每孔的吸光度0D值。根据下列公式计算细胞相对增值率(RGR),评价样品毒性等级。细胞相对增值率(RGR)计算公式: RGR = OD expenmental group OD negarive group × 100 % ]]>结果细胞毒性等级为零级。