一种水溶性可降解交联剂、利用该交联剂制备γ-聚谷氨酸吸水材料的方法
一种水溶性可降解交联剂、利用该交联剂制备γ-聚谷氨酸吸水材料的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种丙烯酸接枝壳寡糖交联剂及其制备方法，以及利用该交联剂制备γ -聚谷氨酸吸水材料材料的方法，属于高分子化学领域。
【背景技术】
[0002]γ -聚谷氨酸，简称γ -PGA，是一种可由多种杆菌发酵合成的均聚氨基酸，是某些微生物荚膜的主要组成部分，相对分子质量在105?106之间。由D-型和L-型谷氨酸通过γ-酰胺键连接而成的聚谷氨酸。该聚合物结构中含有一C00H反应活性基团，因此具有很强的吸水性。
[0003]γ-聚谷氨酸吸水材料为可生物降解水凝胶，是一类经适度交联而具有三维网络的、亲水但不溶于水的功能高分子材料，因其具有高溶胀性，无毒环保，且可生物降解而成为近年来一个研究的热点。γ -聚谷氨酸吸水材料可通过辐射交联或化学交联的方法制备:辐射交联是在γ射线(6()Co)的作用下，诱导γ-PGA主链上亚甲基的碳氢键断裂，再与临近的T -PGA链结合，形成具有超强吸水能力的三维网状结构γ -PGA水凝胶。γ -PGA的浓度、辐射剂量和辐射剂量率等因素均影响PGA交联物的吸水率，虽然操作简便、不需要添加交联剂、产物纯度高，但是需要电子直线加速器或(6()Co)辐射装置，因此其广泛应用收到限制;化学交联是由单体与交联剂经引发聚合，常见交联剂为二元胺类、环氧树脂类、卤代烷类等均对环境和人体有害，且需要在有机相中进行反应。
[0004]壳聚糖是一种来源广泛的天然直链聚多糖，因其良好的生物相容性、生物可降解性及抗菌性能，在生物医药领域受到广泛关注。壳聚糖大分子链上含有羟基和氨基，可进行酰化、醚化、烷基化和席夫碱化反应。Dong等人以MeS03H作溶剂和催化剂，使壳聚糖与丙烯酰氯发生均相0-酰化反应生成丙烯酰化壳聚糖。Tsai等人用邻苯二甲酸酐对壳聚糖氨基保护，然后用丙烯酰氯与之发生0-酰化反应生成光敏的壳聚糖交联剂。然而壳聚糖不溶于水和碱溶液，作为交联剂制备水凝胶时有诸多不便。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种新型的水溶性可生物降解交联剂--丙稀酸接枝壳寡糖交联剂；
[0006]本发明的另一目的是提供上述新型的水溶性可生物降解交联剂的制备方法；
[0007]本发明的又一目的是提供一种利用上述可生物降解交联剂制备γ-聚谷氨酸吸水材料的方法。
[0008]一种水溶性可降解交联剂，其特征在于:所述水溶性可降解交联剂为丙烯酸接枝壳寡糖。
[0009]上述的水溶性可降解交联剂的制备方法，在1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)组成的催化体系的作用下，采用水溶性的壳寡糖与丙烯酸发生N-酰化反应生成丙烯酸接枝壳寡糖，即为本发明所要制备的水溶性可降解交联剂。
[0010]作为优选方案，上述制备方法各原料间的比例关系为:
[0011 ]所述壳寡糖与丙烯酸质量比为1:(0.49?0.98)；优选地，壳寡糖与丙烯酸质量比为1:0.62;
[0012]所述EDC与NHS的质量比为(0.7?0.9):(0.3?0.6)，优选地40(:与順3的质量比为0.8:0.4;
[0013]所述催化体系的EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量的比例为(1?1.5): 1，优选地，EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量的比例为1.2:1。
[0014]优选地，壳寡糖脱乙酰度85%，重均分子量为2000?10000。
[0015]优选地，所述丙烯酸纯度2 98%。
[0016]优选地，所述EDC的纯度为98.5%以上;所述NHS的纯度为98%以上。
[0017]优选地，上述方法具体工艺操作如下:
[0018]按比例称取壳寡糖、EDC、NHS溶解于稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入配比量的丙烯酸，室温下搅拌反应48?96h，至反应完成后，将反应产物缓慢倒入无水乙醇中，搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到产物。
[0019]优选地，室温下采用磁力搅拌反应52h。
[°02°] 优选地，所述稀盐酸pH=4?6，所述稀盐酸pH=4?6，优选pH=4.7 ；
[0021 ]优选地，所述稀盐酸:壳寡糖的比例关系为30mL: lg。
[0022]优选地，所述丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1: (6?8);进一步优选地，丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1:7。
[0023]—种γ -聚谷氨酸吸水材料的制备方法，以γ -聚谷氨酸为主要原料，以丙烯酸接枝壳寡糖作为生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ -聚谷氨酸水凝胶类吸水材料。
[0024]所述丙稀酸接枝壳寡糖按照上述的方法制备而成。
[0025]具体的，上述γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法:将γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖在水溶液中通过引发剂、交联促进剂，室温下反应2?15h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后，采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料。
[0026]进一步的，
[0027]所述引发剂选自过硫酸铵或过硫酸钾中的一种或多种；
[0028]优选地，所述引发剂加入量为γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的
0.5-lwt% ；
[0029]最佳的，所述引发剂加入量为γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的0.8wt%。
[0030]进一步的，
[0031]所述交联促进剂为N，N，N’，N’_四甲基乙二胺(TEMED);
[0032]优选地，所述交联促进剂加入量:γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为(10?12)yL:(160?200)mg;
[0033]最佳的，所述交联促进剂加入量:γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为llyL:180mg。
[0034]优选地，γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂质量比为3:1。
[0035]优选地，所述水为去离子水，γ -聚谷氨酸:水的比例关系为(120?150)mg:2mL。去离子水是本工艺中水的最优选择，但不限制只为去离子水，蒸馏水、纯净水等也可达到本发明目的，是本领域技术人员根据本发明优选可以做到的其它的选择。
[0036]γ -聚谷氨酸吸水材料，由上述制备方法得到。
[0037]与现有技术相比本发明具有以下明显的优势:
[0038]本发明提供的丙烯酸接枝壳寡糖交联剂，其结构中含有碳碳双键，酸碱耐受性好，反应性能活泼，基材为壳寡糖，故其水溶性好，环保，可生物降解。
[0039]本发明新型水溶性可降解交联剂一丙烯酸接枝壳寡糖的制备方法采用可直接水溶的壳寡糖(即低分子量的壳聚糖)，在H)C/NHS催化体系中，使丙烯酸与壳寡糖分子链上的氨基发生N-酰化反应，从而制备了一种新型的水溶性可生物降解交联剂一一丙烯酸接枝壳寡糖。该方法具有步骤简单、反应条件温和、原料易得等优势，且对设备要求低，更适用于工业化大规模生产。
[0040]本发明最为智慧的贡献为，采用生物可降解交联剂替代普通化学交联剂制备水凝胶，反应介质摆脱了有毒的有机溶剂，以安全无毒的γ-聚谷氨酸为主要原料，水溶性可降解丙烯酸壳寡糖为交联剂，在水溶液中制备的γ-聚谷氨酸吸水材料。由于其从原料到介质，均无对人体有害的物质，真正得到了一款安全无毒且可生物降解的水凝胶，可广泛应用于一次性卫生用品、药物载体、医疗用品等。
【具体实施方式】
[0041]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042]实施例1
[0043]1)称取lg壳寡糖、0.9gEDC、0.6gNHS溶解于30mLpH = 5.2的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.98g丙烯酸，室温下磁力搅拌96h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂1)。
[0044]2)将120mg γ _聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入40mg交联剂1，混合均匀，然后加入1.3!1^引发剂过硫酸铵和1(^1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应10h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ -聚谷氨酸吸水材料(水凝胶1)，溶胀率为7.63g/go
[0045]实施例2
[0046]1)称取lg壳寡糖、0.9gEDC、0.6gNHS溶解于30mLpH = 4.7的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.98g丙烯酸，室温下磁力搅拌72h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂2)。
[0047]2)将120mgy-聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入40mg交联剂2，混合均匀，然后加入1.0!^引发剂过硫酸钾和1(^1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应llh，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用 真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶2)，溶胀率为7.27g/g。
[0048]实施例3
[0049]1)称取lg壳寡糖、0.9gEDC、0.6gNHS溶解于30mLpH = 5.0的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌48h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂3)。
[0050]2)将120mgy-聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入40mg交联剂3，混合均匀，然后加入1.6!1^引发剂过硫酸铵和1(^1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应8h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶3)，溶胀率为7.64g/g。
[0051 ] 实施例4
[0052]1)称取lg壳寡糖、0.7gEDC、0.3gNHS溶解于30mLpH = 4.7的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌63h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入150mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂4)。
[0053]2)将150mgy -聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入50mg交联剂4，混合均匀，然后加入2.0mg引发剂过硫酸钠和12μL交联促进剂为N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应12h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶4)，溶胀率为7.32g/g。
[0054]实施例5
[0055]l)称取lg壳寡糖、0.7gEDC、0.3gNHS溶解于30mLpH = 4的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌52h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入150mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂5)。
[0056]2)将135mg γ -聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入45mg交联剂5，混合均匀，然后加入1.6mg引发剂过硫酸钾和12μL交联促进剂为N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应8h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶4)，溶胀率为7.44g/g。
[0057]实施例6
[0058]l)称取lg壳寡糖、0.7gEDC、0.3gNHS溶解于30mLpH = 6.0的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌66h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入150mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂6)。
[0059]2)将150mgy -聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入50mg交联剂6，混合均匀，然后加入1.7mg引发剂过硫酸钾和12μL交联促进剂为N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应12h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶4)，溶胀率为7.49g/g。
[0060] 实施例7
[0061 ] 1)称取lg壳寡糖、0.8gEDC、0.4gNHS溶解于30mLpH = 4.7的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.62g丙烯酸，室温下磁力搅拌52h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂1)。
[0062]2)将135mg γ _聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入45mg交联剂1，混合均匀，然后加入1.4!^引发剂过硫酸铵和1仏1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应10h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ -聚谷氨酸吸水材料(水凝胶1)，溶胀率为7.71g/g。
[0063]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水溶性可降解交联剂，其特征在于:所述水溶性可降解交联剂为丙烯酸接枝壳寡糖。2.根据权利要求1所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:在EDC和NHS组成的催化体系的作用下，采用水溶性的壳寡糖与丙烯酸发生N-酰化反应生成丙烯酸接枝壳寡糖，即为本发明所要制备的水溶性可降解交联剂； 优选地，所述壳寡糖与丙稀酸质量比为1: (0.49?0.98);进一步优选地，壳寡糖与丙稀酸质量比为1:0.62; 优选地，所述EDC与NHS的质量比为(0.7?0.9):(0.3?0.6)，进一步优选地^0(:与冊3的质量比为0.8:0.4。 优选地，所述催化体系的EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量比例为(1?1.5): 1，进一步优选地，EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量比例为1.2:1。3.根据权利要求2所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:壳寡糖脱乙酰度85%，重均分子量为2000?10000;和/或，所述丙烯酸纯度2 98%;和/或，所述EDC的纯度为98.5 %以上;和/或，所述NHS的纯度为98 %以上。4.根据权利要求1-3任一项所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:具体工艺操作如下: 按比例称取壳寡糖、EDC、NHS溶解于稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入配比量的丙烯酸，室温下搅拌反应48?96h，至反应完成后，将反应产物缓慢倒入无水乙醇中，搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到产物； 优选地，室温下采用磁力搅拌反应52h。5.根据权利要求4所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:所述稀盐酸pH=4?6，优选pH=4.7；优选地，稀盐酸:壳寡糖的比例关系为30mL: lg； 和/或，所述丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1:(6?8);优选地，丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1: 7。6.—种γ -聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:以γ -聚谷氨酸为主要原料，以丙烯酸接枝壳寡糖作为生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ -聚谷氨酸水凝胶类吸水材料； 优选地，所述丙烯酸接枝壳寡糖按照权利要求1-12所述的方法制备而成。7.根据权利要求6所述的γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:将γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖在水溶液中通过引发剂、交联促进剂，室温下反应2?15h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后，采用真空干燥，得到γ -聚谷氨酸吸水材料； 优选地，所述引发剂选自过硫酸铵或过硫酸钾中的一种或多种； 进一步优选地，所述引发剂加入量为γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的0.5界1:%?1￥1:% ； 最佳的，所述引发剂加入量为γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的0.8wt% ο8.根据权利要求7所述的γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:所述交联促进剂为TEMED; 优选地，所述交联促进剂加入量:γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为(10 ?12)yL:(160 ?200)mg; 最佳的，所述交联促进剂加入量:γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为llyL:180mg。9.根据权利要求6-8任一项所述的γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于，γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂质量比为3: 1; 和/或，所述水为去离子水，优选地，Τ -聚谷氨酸:水的比例关系为(120?150)mg: 2mL。10.—种γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:由权利要求6-9所述的方法制备而成。
【专利摘要】本发明公开了一种γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，以γ-聚谷氨酸为主要原料，以丙烯酸接枝壳寡糖作为生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ-聚谷氨酸水凝胶类吸水材料。本发明采用生物可降解交联剂替代普通化学交联剂制备水凝胶，反应介质摆脱了有毒的有机溶剂，以安全无毒的γ-聚谷氨酸为主要原料，水溶性可降解丙烯酸壳寡糖为交联剂，在水溶液中制备的γ-聚谷氨酸吸水材料。由于其从原料到介质，均无对人体有害的物质，真正得到了一款安全无毒且可生物降解的水凝胶，可广泛应用于一次性卫生用品、药物载体、医疗用品等。
【IPC分类】C08F251/00, C08L51/02, C08J3/075, C08F220/06, C08L77/04, C08J3/24
【公开号】CN105482040
【申请号】CN201510849953
【发明人】孔立明, 陈志伟
【申请人】新疆康润洁环保科技股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种丙烯酸接枝壳寡糖交联剂及其制备方法，以及利用该交联剂制备γ -聚谷氨酸吸水材料材料的方法，属于高分子化学领域。
【背景技术】
[0002]γ -聚谷氨酸，简称γ -PGA，是一种可由多种杆菌发酵合成的均聚氨基酸，是某些微生物荚膜的主要组成部分，相对分子质量在105?106之间。由D-型和L-型谷氨酸通过γ-酰胺键连接而成的聚谷氨酸。该聚合物结构中含有一C00H反应活性基团，因此具有很强的吸水性。
[0003]γ-聚谷氨酸吸水材料为可生物降解水凝胶，是一类经适度交联而具有三维网络的、亲水但不溶于水的功能高分子材料，因其具有高溶胀性，无毒环保，且可生物降解而成为近年来一个研究的热点。γ -聚谷氨酸吸水材料可通过辐射交联或化学交联的方法制备:辐射交联是在γ射线(6()Co)的作用下，诱导γ-PGA主链上亚甲基的碳氢键断裂，再与临近的T -PGA链结合，形成具有超强吸水能力的三维网状结构γ -PGA水凝胶。γ -PGA的浓度、辐射剂量和辐射剂量率等因素均影响PGA交联物的吸水率，虽然操作简便、不需要添加交联剂、产物纯度高，但是需要电子直线加速器或(6()Co)辐射装置，因此其广泛应用收到限制;化学交联是由单体与交联剂经引发聚合，常见交联剂为二元胺类、环氧树脂类、卤代烷类等均对环境和人体有害，且需要在有机相中进行反应。
[0004]壳聚糖是一种来源广泛的天然直链聚多糖，因其良好的生物相容性、生物可降解性及抗菌性能，在生物医药领域受到广泛关注。壳聚糖大分子链上含有羟基和氨基，可进行酰化、醚化、烷基化和席夫碱化反应。Dong等人以MeS03H作溶剂和催化剂，使壳聚糖与丙烯酰氯发生均相0-酰化反应生成丙烯酰化壳聚糖。Tsai等人用邻苯二甲酸酐对壳聚糖氨基保护，然后用丙烯酰氯与之发生0-酰化反应生成光敏的壳聚糖交联剂。然而壳聚糖不溶于水和碱溶液，作为交联剂制备水凝胶时有诸多不便。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种新型的水溶性可生物降解交联剂--丙稀酸接枝壳寡糖交联剂；
[0006]本发明的另一目的是提供上述新型的水溶性可生物降解交联剂的制备方法；
[0007]本发明的又一目的是提供一种利用上述可生物降解交联剂制备γ-聚谷氨酸吸水材料的方法。
[0008]一种水溶性可降解交联剂，其特征在于:所述水溶性可降解交联剂为丙烯酸接枝壳寡糖。
[0009]上述的水溶性可降解交联剂的制备方法，在1-乙基-3-(3-二甲氨丙基)碳化二亚胺盐酸盐(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)组成的催化体系的作用下，采用水溶性的壳寡糖与丙烯酸发生N-酰化反应生成丙烯酸接枝壳寡糖，即为本发明所要制备的水溶性可降解交联剂。
[0010]作为优选方案，上述制备方法各原料间的比例关系为:
[0011 ]所述壳寡糖与丙烯酸质量比为1:(0.49?0.98)；优选地，壳寡糖与丙烯酸质量比为1:0.62;
[0012]所述EDC与NHS的质量比为(0.7?0.9):(0.3?0.6)，优选地40(:与順3的质量比为0.8:0.4;
[0013]所述催化体系的EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量的比例为(1?1.5): 1，优选地，EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量的比例为1.2:1。
[0014]优选地，壳寡糖脱乙酰度85%，重均分子量为2000?10000。
[0015]优选地，所述丙烯酸纯度2 98%。
[0016]优选地，所述EDC的纯度为98.5%以上;所述NHS的纯度为98%以上。
[0017]优选地，上述方法具体工艺操作如下:
[0018]按比例称取壳寡糖、EDC、NHS溶解于稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入配比量的丙烯酸，室温下搅拌反应48?96h，至反应完成后，将反应产物缓慢倒入无水乙醇中，搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到产物。
[0019]优选地，室温下采用磁力搅拌反应52h。
[°02°] 优选地，所述稀盐酸pH=4?6，所述稀盐酸pH=4?6，优选pH=4.7 ；
[0021 ]优选地，所述稀盐酸:壳寡糖的比例关系为30mL: lg。
[0022]优选地，所述丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1: (6?8);进一步优选地，丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1:7。
[0023]—种γ -聚谷氨酸吸水材料的制备方法，以γ -聚谷氨酸为主要原料，以丙烯酸接枝壳寡糖作为生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ -聚谷氨酸水凝胶类吸水材料。
[0024]所述丙稀酸接枝壳寡糖按照上述的方法制备而成。
[0025]具体的，上述γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法:将γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖在水溶液中通过引发剂、交联促进剂，室温下反应2?15h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后，采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料。
[0026]进一步的，
[0027]所述引发剂选自过硫酸铵或过硫酸钾中的一种或多种；
[0028]优选地，所述引发剂加入量为γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的
0.5-lwt% ；
[0029]最佳的，所述引发剂加入量为γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的0.8wt%。
[0030]进一步的，
[0031]所述交联促进剂为N，N，N’，N’_四甲基乙二胺(TEMED);
[0032]优选地，所述交联促进剂加入量:γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为(10?12)yL:(160?200)mg;
[0033]最佳的，所述交联促进剂加入量:γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为llyL:180mg。
[0034]优选地，γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂质量比为3:1。
[0035]优选地，所述水为去离子水，γ -聚谷氨酸:水的比例关系为(120?150)mg:2mL。去离子水是本工艺中水的最优选择，但不限制只为去离子水，蒸馏水、纯净水等也可达到本发明目的，是本领域技术人员根据本发明优选可以做到的其它的选择。
[0036]γ -聚谷氨酸吸水材料，由上述制备方法得到。
[0037]与现有技术相比本发明具有以下明显的优势:
[0038]本发明提供的丙烯酸接枝壳寡糖交联剂，其结构中含有碳碳双键，酸碱耐受性好，反应性能活泼，基材为壳寡糖，故其水溶性好，环保，可生物降解。
[0039]本发明新型水溶性可降解交联剂一丙烯酸接枝壳寡糖的制备方法采用可直接水溶的壳寡糖(即低分子量的壳聚糖)，在H)C/NHS催化体系中，使丙烯酸与壳寡糖分子链上的氨基发生N-酰化反应，从而制备了一种新型的水溶性可生物降解交联剂一一丙烯酸接枝壳寡糖。该方法具有步骤简单、反应条件温和、原料易得等优势，且对设备要求低，更适用于工业化大规模生产。
[0040]本发明最为智慧的贡献为，采用生物可降解交联剂替代普通化学交联剂制备水凝胶，反应介质摆脱了有毒的有机溶剂，以安全无毒的γ-聚谷氨酸为主要原料，水溶性可降解丙烯酸壳寡糖为交联剂，在水溶液中制备的γ-聚谷氨酸吸水材料。由于其从原料到介质，均无对人体有害的物质，真正得到了一款安全无毒且可生物降解的水凝胶，可广泛应用于一次性卫生用品、药物载体、医疗用品等。
【具体实施方式】
[0041]以下对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
[0042]实施例1
[0043]1)称取lg壳寡糖、0.9gEDC、0.6gNHS溶解于30mLpH = 5.2的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.98g丙烯酸，室温下磁力搅拌96h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂1)。
[0044]2)将120mg γ _聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入40mg交联剂1，混合均匀，然后加入1.3!1^引发剂过硫酸铵和1(^1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应10h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ -聚谷氨酸吸水材料(水凝胶1)，溶胀率为7.63g/go
[0045]实施例2
[0046]1)称取lg壳寡糖、0.9gEDC、0.6gNHS溶解于30mLpH = 4.7的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.98g丙烯酸，室温下磁力搅拌72h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂2)。
[0047]2)将120mgy-聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入40mg交联剂2，混合均匀，然后加入1.0!^引发剂过硫酸钾和1(^1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应llh，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用 真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶2)，溶胀率为7.27g/g。
[0048]实施例3
[0049]1)称取lg壳寡糖、0.9gEDC、0.6gNHS溶解于30mLpH = 5.0的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌48h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂3)。
[0050]2)将120mgy-聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入40mg交联剂3，混合均匀，然后加入1.6!1^引发剂过硫酸铵和1(^1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应8h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶3)，溶胀率为7.64g/g。
[0051 ] 实施例4
[0052]1)称取lg壳寡糖、0.7gEDC、0.3gNHS溶解于30mLpH = 4.7的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌63h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入150mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂4)。
[0053]2)将150mgy -聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入50mg交联剂4，混合均匀，然后加入2.0mg引发剂过硫酸钠和12μL交联促进剂为N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应12h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶4)，溶胀率为7.32g/g。
[0054]实施例5
[0055]l)称取lg壳寡糖、0.7gEDC、0.3gNHS溶解于30mLpH = 4的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌52h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入150mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂5)。
[0056]2)将135mg γ -聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入45mg交联剂5，混合均匀，然后加入1.6mg引发剂过硫酸钾和12μL交联促进剂为N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应8h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶4)，溶胀率为7.44g/g。
[0057]实施例6
[0058]l)称取lg壳寡糖、0.7gEDC、0.3gNHS溶解于30mLpH = 6.0的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.49g丙烯酸，室温下磁力搅拌66h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入150mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂6)。
[0059]2)将150mgy -聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入50mg交联剂6，混合均匀，然后加入1.7mg引发剂过硫酸钾和12μL交联促进剂为N，N，N’，N’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应12h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ-聚谷氨酸吸水材料(水凝胶4)，溶胀率为7.49g/g。
[0060] 实施例7
[0061 ] 1)称取lg壳寡糖、0.8gEDC、0.4gNHS溶解于30mLpH = 4.7的稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入0.62g丙烯酸，室温下磁力搅拌52h。反应完成后，将反应产物缓慢倒入180mL无水乙醇，搅拌使搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到丙烯酸接枝壳寡糖交联剂(交联剂1)。
[0062]2)将135mg γ _聚谷氨酸溶于2mL去离子水中，加入45mg交联剂1，混合均匀，然后加入1.4!^引发剂过硫酸铵和1仏1^交联促进剂为^^4’-四甲基乙二胺，室温下聚合反应10h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中反复透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后采用真空干燥，得到γ -聚谷氨酸吸水材料(水凝胶1)，溶胀率为7.71g/g。
[0063]以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【主权项】
1.一种水溶性可降解交联剂，其特征在于:所述水溶性可降解交联剂为丙烯酸接枝壳寡糖。2.根据权利要求1所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:在EDC和NHS组成的催化体系的作用下，采用水溶性的壳寡糖与丙烯酸发生N-酰化反应生成丙烯酸接枝壳寡糖，即为本发明所要制备的水溶性可降解交联剂； 优选地，所述壳寡糖与丙稀酸质量比为1: (0.49?0.98);进一步优选地，壳寡糖与丙稀酸质量比为1:0.62; 优选地，所述EDC与NHS的质量比为(0.7?0.9):(0.3?0.6)，进一步优选地^0(:与冊3的质量比为0.8:0.4。 优选地，所述催化体系的EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量比例为(1?1.5): 1，进一步优选地，EDC和NHS的总质量与壳寡糖的质量比例为1.2:1。3.根据权利要求2所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:壳寡糖脱乙酰度85%，重均分子量为2000?10000;和/或，所述丙烯酸纯度2 98%;和/或，所述EDC的纯度为98.5 %以上;和/或，所述NHS的纯度为98 %以上。4.根据权利要求1-3任一项所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:具体工艺操作如下: 按比例称取壳寡糖、EDC、NHS溶解于稀盐酸中，搅拌至完全溶解后加入配比量的丙烯酸，室温下搅拌反应48?96h，至反应完成后，将反应产物缓慢倒入无水乙醇中，搅拌使壳寡糖衍生物充分沉淀析出，真空抽滤，取滤饼自然干燥得到产物； 优选地，室温下采用磁力搅拌反应52h。5.根据权利要求4所述的水溶性可降解交联剂的制备方法，其特征在于:所述稀盐酸pH=4?6，优选pH=4.7；优选地，稀盐酸:壳寡糖的比例关系为30mL: lg； 和/或，所述丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1:(6?8);优选地，丙烯酸与壳寡糖反应产物与无水乙醇体积比为1: 7。6.—种γ -聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:以γ -聚谷氨酸为主要原料，以丙烯酸接枝壳寡糖作为生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ -聚谷氨酸水凝胶类吸水材料； 优选地，所述丙烯酸接枝壳寡糖按照权利要求1-12所述的方法制备而成。7.根据权利要求6所述的γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:将γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖在水溶液中通过引发剂、交联促进剂，室温下反应2?15h，形成水凝胶类吸水材料，置于去离子水中透析纯化，以脱去未反应的单体，达到溶胀平衡后，采用真空干燥，得到γ -聚谷氨酸吸水材料； 优选地，所述引发剂选自过硫酸铵或过硫酸钾中的一种或多种； 进一步优选地，所述引发剂加入量为γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的0.5界1:%?1￥1:% ； 最佳的，所述引发剂加入量为γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的0.8wt% ο8.根据权利要求7所述的γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:所述交联促进剂为TEMED; 优选地，所述交联促进剂加入量:γ -聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为(10 ?12)yL:(160 ?200)mg; 最佳的，所述交联促进剂加入量:γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂总质量的比例关系为llyL:180mg。9.根据权利要求6-8任一项所述的γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于，γ-聚谷氨酸与丙烯酸接枝壳寡糖交联剂质量比为3: 1; 和/或，所述水为去离子水，优选地，Τ -聚谷氨酸:水的比例关系为(120?150)mg: 2mL。10.—种γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，其特征在于:由权利要求6-9所述的方法制备而成。
【专利摘要】本发明公开了一种γ-聚谷氨酸吸水材料的制备方法，以γ-聚谷氨酸为主要原料，以丙烯酸接枝壳寡糖作为生物可降解交联剂，在水溶液中进行制备反应得到γ-聚谷氨酸水凝胶类吸水材料。本发明采用生物可降解交联剂替代普通化学交联剂制备水凝胶，反应介质摆脱了有毒的有机溶剂，以安全无毒的γ-聚谷氨酸为主要原料，水溶性可降解丙烯酸壳寡糖为交联剂，在水溶液中制备的γ-聚谷氨酸吸水材料。由于其从原料到介质，均无对人体有害的物质，真正得到了一款安全无毒且可生物降解的水凝胶，可广泛应用于一次性卫生用品、药物载体、医疗用品等。
【IPC分类】C08F251/00, C08L51/02, C08J3/075, C08F220/06, C08L77/04, C08J3/24
【公开号】CN105482040
【申请号】CN201510849953
【发明人】孔立明, 陈志伟
【申请人】新疆康润洁环保科技股份有限公司
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年11月27日
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