[发明专利]一种TEMPO氧化牛大力渣纤维素/结冷胶pH响应型水凝胶及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种TEMPO氧化牛大力渣纤维素/结冷胶pH响应型水凝胶及其制备方法与应用。本发明以牛大力渣纤维素为原材料，制备TEMPO氧化牛大力渣纤维素，将其与结冷胶共混，分散于蒸馏水中，热水浴加热，冷却后形成水凝胶，再通过Ca²⁺进一步交联，冷冻干燥得到TEMPO氧化牛大力渣纤维素/结冷胶pH响应型水凝胶。本发明所用的纤维素来源于生活及工业生产废弃物牛大力渣，材料丰富易得，有利于资源的充分开发，生态环保，符合绿色化学的特征，且反应条件温和，工艺操作简单，设备要求低，所制备得到的产品具有良好的pH响应性，在生物医药领域具有很高的应用价值。

技术领域

本发明属于天然水凝胶的技术领域，具体涉及一种TEMPO氧化牛大力渣纤维素/结冷胶pH响应型水凝胶及其制备方法与应用。

背景技术

水凝胶被定义为亲水性聚合物的三维网络，能够吸收和保留大量的水。水凝胶可分为基于天然聚合物的水凝胶和基于合成聚合物的水凝胶。与合成聚合物形成的水凝胶相比，由天然聚合物(如纤维素、壳聚糖、甲壳素和海藻酸钠)形成的水凝胶以其更高的安全性、亲水性和生物相容性吸引了更多研究者的兴趣。

牛大力是南药的主要品种，属豆科蝶形花科植物美丽鸡血藤，在两广地区被广泛用作煲汤原料，用来制作药膳、药酒等，为岭南地区著名的药食两用植物。除用作煲汤、泡酒原料外，目前对牛大力的生产主要集中在牛大力多糖的提取。牛大力在煲汤、泡酒及多糖生产加工过程中产生了大量废渣，这些牛大力渣通常被直接丢弃，污染环境的同时也造成了资源浪费。牛大力渣中含有大量纤维素，目前还没有人关注到牛大力中的纤维素，因此，充分利用这些纤维素对资源开发具有重大意义。

纤维素作为地球上最丰富的可再生自然生物资源，其制备工艺简单，广泛应用于环境友好、生物相容性好的水凝胶的合成。为了实现资源的高效利用，利用牛大力渣中的纤维素合成纤维素水凝胶。此外，纤维素是合成水凝胶的优良材料。纤维素分子中含有大量的醇羟基，极易被氧化改性。TEMPO(2,2,6,6-四甲基哌啶-氮-氧化物)是一种新型的选择性氧化催化剂TEMPO/NaBr/NaClO氧化体系能选择性氧化纤维素葡萄糖单元C6上的伯羟基，具有选择性高、反应条件温和、降解率低、简单高效、节能环保等特点。经TEMPO催化氧化后，牛大力渣纤维素表面被均匀引入羧基官能团，生成TEMPO氧化牛大力渣纤维素。由于TEMPO氧化牛大力渣纤维素分子中羧基的存在，其形成的水凝胶具有pH响应性。

结冷胶又称凯可胶，是一种高分子线性多糖，由4个单糖分子组成的基本单元重复聚合而成。结冷胶安全无毒，耐热、耐酸性能良好，对酶的稳定性亦高，可生物降解。不溶于非极性有机溶剂，也不溶于冷水，但略加搅拌即分散于水中，加热即溶解成透明的溶液，冷却后，形成透明且坚实的凝胶。另外，结冷胶凝胶性能优越，用量很小的情况下即可形成凝胶。

因此，利用结冷胶优越的凝胶性能，使结冷胶和TEMPO氧化牛大力渣纤维素形成复合水凝胶，无需添加有毒的化学交联剂，形成的安全无毒绿色的水凝胶，同时其具有pH响应性，可以应用在药物递送的领域。

发明内容

本发明的首要目的在于提供一种以TEMPO氧化牛大力渣纤维素、结冷胶为原料制得的pH敏感型水凝胶及其制备方法，具有良好的pH响应性。

本发明的另一目的在于提供由上述制备方法制备得到的TEMPO氧化牛大力渣纤维素/结冷胶pH响应型水凝胶作为药物载体在药物递送方面的应用。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种TEMPO氧化牛大力渣纤维素/结冷胶pH响应型水凝胶的制备方法，包括以下步骤：

(1)牛大力渣纤维素的提取：收集多糖提取后剩余的牛大力渣，然后加入α-淀粉酶，与蒸馏水混合，水浴加热，抽滤并收集滤渣，洗涤、干燥、粉碎、筛分；然后加入漂白剂进行漂白处理，离心取沉淀，洗涤、干燥、粉碎、筛分；再经碱溶液处理，过滤取滤渣，洗涤、干燥、粉碎、筛分，得到牛大力渣纤维素，记作MSCC；