[发明专利]甘草酸基pH敏感型缓释水凝胶材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了甘草酸基pH敏感型缓释水凝胶材料及其制备方法与应用。该方法先将甘草酸均匀分散在水中，加热搅拌后得到透明的甘草酸溶液；待甘草酸溶液冷却至室温成凝胶态时，再将其加热至液态；然后将甲基纤维素粉末加入甘草酸溶液中加热搅拌，冷却样品，得到甘草酸‑甲基纤维素水凝胶。所得复合水凝胶产品表现出良好的机械性能，凝胶状态在25‑100℃保持稳定并可适应相应的热处理过程，同时还具有活性物质荷载能力以及高度可控的pH敏感型释放特性。本发明原料安全无毒，低热量，来源丰富，且工艺条件简单温和，可通过操控过程条件进行快速连续化生产应用在食品、医药中的热稳定凝胶型产品，具有工业化和规模化的应用价值。

技术领域

本发明涉及一种水凝胶，特别是涉及一种热稳定且能包埋亲水性功能因子的甘草酸基pH敏感型缓释水凝胶材料及其制备方法与应用；属于功能活性物质控释、药物释放等食品、医药领域。

背景技术

水凝胶是通过亲水性聚合物在富水环境中交联形成的具有三维空间网络结构的“软湿”材料。水凝胶与生物组织具有高度的相似性，水凝胶形式良好的吸收释放性保证了生物内部物质的传输。由于水凝胶仿生性能好、湿润且具有可调性的网络结构，使其在生物医用材料领域具有极高的价值，如将水凝胶作为药物的载体，可以有效的将药物送达病灶处释放，缓慢而长效的释放，从而增强药物对患处的药效，减小对正常组织的伤害。

目前制备应用于活性输送的原材料，如纤维素、聚合物等，由于主链和聚合物支链化学结构，赋予它们双亲性、环境刺激响应性等特性，且聚合物能够发生丰富的自组装行为，在生物医学领域有着重要的应用，尤其在可控药物释放方面。目前在医用生物活性因子的控释载体制备方面，多采用天然的蛋白质或合成的多羟基聚合物，但高分子如蛋白质或聚异丙基丙烯酰胺水凝胶形成涉及有毒交联剂(如戊二醛)及其他复杂处理，不能安全地应用于食品体系，也不利于功能因子的输送和控释{Ankareddi I,Brazel C S.Synthesisand characterization of grafted thermosensitive hydrogels for heatingactivated controlled release[J].International Journal of pharmaceutics,2007,336(2):241-247}。未经过改性和化学修饰的天然高分子凝胶材料通常存在制备过程复杂，易发生药物突释，不具备或环境刺激响应性弱等问题{杨梅,姚钧健,彭雅仪,李忠军,姚景元.智能型高分子水凝胶在药物控释中的应用研究进展[J].当代化工研究,2021(06):3-9.}。

近年来，基于小分子凝胶剂的水凝胶因制备过程简单快速、结构和功能易调控等优势越来越受关注。由于天然甘草酸(GA)的疏水性和亲水性，其分子在水中可通过非共价相互作用自组装形成均匀厚度(2.5nm)的半柔性纳米纤维，当甘草酸浓度增加到0.3wt％时，便可形成纤维网络最终形成超分子水凝胶{Saha A.,Adamcik J.,Bolisetty S.,etal.Fibrillar networks of glycyrrhizic acid for hydrid nanomaterials withcatalytic features[J].AngewandteChemie International Edition,2015,54(18):5408-12.}。利用天然甘草酸制备的水凝胶具有低浓度成胶、制备过程简单快速、成胶能力强、环境响应性等优点，在功能食品、药品及化妆品领域中的活性荷载及控释方面显示出广泛的应用前景。但单独甘草酸制备成的水凝胶存在热稳定性差、机械强度弱、环境响应过快等问题，难以抵抗实际加工过程中的热处理、外界和生物组织的机械破坏等影响，进一步会影响其水凝胶的结构与功能性质，使其无法在活性荷载及控释上发挥应用功效。

发明内容

本发明首要目的在于克服现有技术的缺点，提供一种安全无毒的由天然小分子甘草酸复合高分子纤维聚合物诱导的热稳定且能包埋亲水性功能因子的甘草酸基pH敏感型缓释水凝胶材料及其制备方法，所得水凝胶力学性能良好，在25-100℃凝胶状态保持稳定。