[发明专利]一种温敏型纤维素季铵盐/β-甘油磷酸钠水凝胶的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种温敏型纤维素季铵盐/β-甘油磷酸钠水凝胶的制备方法，属于材料和组织工程领域。

技术背景

近年，由于温敏型水凝胶在载药、细胞培养以及组织工程等方面具有许多突出的优点，因此受到越来越多研究者们的关注。这种溶液在处理前是可流动的液体，当注射到目标位置后，在生理环境中会快速固化形成水凝胶。温敏型水凝胶应用于生物医药方面具有很多的优点：1)由于注射前溶液流动性很好，因此能够很方便将药物、生长因子以及细胞等加入到溶液中；2)可以通过一个很小的创口将溶液注射到病变部位；3)溶液在病变部位快速固化形成水凝胶，既可以作为药物缓释的载体，也可以作为细胞培养的支架材料。(Yu L.，Ding J.，Chem.Soc.Rev.，2008，37，1473-1481.)

β-甘油磷酸钠在人骨髓基质细胞培养液中表现出良好的成骨性增强作用，它被用来诱导生理环境中壳聚糖溶液的溶胶-凝胶的转变。Chenite等于2000年首次报道了壳聚糖/β-甘油磷酸钠混合溶液具有热致凝胶效应并将其应用于药物的运载(Chenite A.，Chaput C.，Biomaterials，2000，21，2155-2161.)。Wang等利用β-甘油磷酸钠诱导胶原蛋白以及其与壳聚糖的混合溶液在生理环境中凝胶化，并将其应用于骨组织工程(Wang L，Stegemann J.P.，Biomaterials，2010，31，3976-3985.)。

纤维素季铵盐是一类非常重要的阳离子聚电解质，具有良好的亲水性、成膜性、生物可降解性和抗菌性，已广泛应用于造纸、纺织、食品、化妆品和医药等领域。(Rodríguez R.，Alvarez-Lorenzo C.，Concheiro A.，Biomacromolecules，2001，2，886-893.Fayazpour F，Lucas B.，Alvarez-Lorenzo C.，Sanders N.N.，Demeester J.，De Smedt S.C.，Biomacromolecules，2006，7，2856-2862.)。目前还没有关于纤维素季铵盐/β-甘油磷酸钠水凝胶的制备方法的报道。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种温敏型纤维素季铵盐/β-甘油磷酸钠水凝胶的制备方法。

本发明的制备方法包括如下步骤：

1)将取代度范围为0.2-0.5纤维素季铵盐溶解在水、酸或盐溶液中，配制成2～5.5wt％的纤维素季铵盐溶液；

2)将β-甘油磷酸钠粉末溶于去离子水中配成10～60wt％的溶液；

3)在0-20℃下将β-甘油磷酸钠溶液逐滴加到纤维素季铵盐溶液中，制得纤维素季铵盐和β-甘油磷酸钠的混合溶液；最终得到的混合溶液中β-甘油磷酸钠的浓度范围为1.5～9wt％，纤维素季铵盐的浓度范围为1.7～4.7wt％；

4)在人体温度下，纤维素季铵盐和β-甘油磷酸钠的混合溶液固化形成水凝胶。

上述方案中，取代度0.2-0.5的纤维素季铵盐可以从市场上购得，也可以自已制备。自己制备可以采用如下方法：

配置含7wt％NaOH，12wt％尿素的水溶液，预冷至-12.3℃，室温下加入纤维素，机械搅拌3～5分钟后得到透明澄清的2wt％纤维素溶液；向纤维素溶液中滴加适量的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，使得季铵化试剂与纤维素脱水葡萄糖单元的摩尔比为1∶3～1∶12，搅拌3～24小时后加入HCl中和反应液；反应液经蒸馏水透析7天，冷冻干燥，即得到白色纤维状纤维素季铵盐样品。

或者：

配置含8wt％LiOH·H₂O，15wt％尿素的水溶液，预冷至-10℃，室温下加入纤维素，机械搅拌3～5分钟后得到透明澄清的2wt％纤维素溶液；向纤维素溶液中滴加适量的3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵水溶液，使得季铵化试剂与纤维素脱水葡萄糖单元的摩尔比为1∶3～1∶12，磁力搅拌3～24小时后加入HCl中和反应液；反应液经蒸馏水透析7天，冷冻干燥，即得到白色纤维状纤维素季铵盐样品。

通过改变添加3-氯-2-羟丙基三甲基氯化铵的量和反应时间，得到不同取代度的纤维素季铵盐。

溶解纤维素季铵盐的酸或盐的浓度≤1mol/L。

溶解纤维素季铵盐的酸为盐酸、乳酸、柠檬酸或醋酸等一元酸。