[发明专利]一种生物相容性纳米复合水凝胶的制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种生物相容性纳米复合水凝胶的制备方法及应用。本发明首先通过低共熔溶剂结合湿法球磨的工艺从棉纤维粉中提取纳米原纤化纤维素，然后以海藻酸钠、壳聚糖为原料、以纳米原纤化纤维素为增强相，基于静电作用、氢键作用、生物质纳米效应制备纳米复合水凝胶。并利用海藻酸钠/壳聚糖/纳米原纤化纤维素复合水凝胶负载吲哚美辛药物，实现吲哚美辛药物的缓释效果。本发明不仅制备工艺简单，材料来源丰富，而且所制备的复合水凝胶呈多孔三维网络结构，孔隙率维持在90%以上，溶胀率达1321%，以及表现出良好的力学性能；与此同时，该水凝胶对吲哚美辛模型药物的释放具有pH敏感性，表现出了缓慢释放的性质。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种生物相容性纳米复合水凝胶的制备方法及应用。

背景技术

水凝胶是一种由天然高分子或合成高分子经适度交联而具有三维网络结构的功能高分子材料。它不溶于水，但能显著地溶胀于水中，吸收大量的水，并有很强的保水能力。智能水凝胶能够感知外界环境的微小变化，如pH值、温度、离子强度、磁场、电场等，并通过体积的溶胀或收缩，对这些刺激做出迅速响应。

海藻酸钠因其生物相容性、生物可降解性、成本较低以及加入二价阳离子(如Ca²⁺)而具有良好的成胶性能常被作为制备水凝胶的材料。海藻酸钠与钙离子的交联反应温和且速度较快，但是其强度通常较弱。因为钙离子属于小分子，与海藻酸钠交联的时候通常是一个钙离子与海藻酸钠分子链上的两个羧基发生反应，交联密度较低，这限制了该水凝胶的应用。

纤维素是目前地球上最为丰富且可再生的资源，纳米原纤化纤维素，是纳米纤维素的一种，由有序分离的基本纤维束组成，具有很高的生成纠缠网络的可能性。根据植物原料种类的不同，纳米原纤化纤维素的直径为10～100nm，长度为微米级。

纳米原纤化纤维素主要通过机械强剪切力处理纤维素原料得到，处理过程中纤维素的无定形区通常不被去除，最终的纳米原纤化纤维素仍由结晶区和无定形区构成；与纳米微晶纤维素相比，长径比较大，柔韧性较好。纳米原纤化纤维素不但具有普通纤维素来源广、可再生、可降解、无毒等特点，还具有显著的阻隔性、力学性能和胶体性能以及比表面积大、密度低、透明等优势，上述性能使纳米原纤化纤维素在造纸、复合材料、包装、涂料、生物医药、汽车等领域有着广阔的应用前景。

随着生产和科技的发展，具备高性能、高生物相容性以及绿色的新型复合水凝胶材料是高分子水凝胶材料发展的方向。因此，本发明致力于研究一种生物相容性纳米复合水凝胶的制备方法，以来源广、比表面积大、生物相容性优的纳米原纤化纤维素作为增强相，基于静电作用、氢键作用、纳米填料制备纳米复合水凝胶，并应用于负载吲哚美辛药物，实现药物缓释的目的，为生物相容性纳米复合水凝胶的制备与应用开拓新的思路，具有一定的理论意义和应用价值。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明旨在提供一种生物相容性纳米复合水凝胶的制备方法及应用。

本发明通过如下技术方案实现：

一种生物相容性纳米复合水凝胶的制备方法包括如下步骤：

(1)首先，按摩尔比1:2称取氯化胆碱、草酸置于三口烧瓶中，在90℃油浴加热搅拌半小时，得到澄清透明的低共熔溶剂。其次，将棉纤维粉加入以上低共熔溶剂中，固液比为1:20，在100～120℃下进行纯化预处理1～5 小时。然后，利用去离子水、无水乙醇洗涤去除残留的低共熔溶剂得到纯化纤维素。接着，将纯化纤维素直接加入球磨罐中进行湿法球磨12～20h，然后以8000r/min离心分离8min，离心5次。最后经旋转蒸发制得质量浓度为2％的纳米原纤化纤维素胶体。