[go: up one dir, main page]

CN110746616A - 一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN110746616A
CN110746616A CN201911025476.XA CN201911025476A CN110746616A CN 110746616 A CN110746616 A CN 110746616A CN 201911025476 A CN201911025476 A CN 201911025476A CN 110746616 A CN110746616 A CN 110746616A
Authority
CN
China
Prior art keywords
preparation
cellulose
phenylboronic acid
compound
acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911025476.XA
Other languages
English (en)
Inventor
武伟
张丹
蒋锡群
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University
Original Assignee
Nanjing University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University filed Critical Nanjing University
Priority to CN201911025476.XA priority Critical patent/CN110746616A/zh
Publication of CN110746616A publication Critical patent/CN110746616A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J3/00—Processes of treating or compounding macromolecular substances
    • C08J3/02—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques
    • C08J3/03—Making solutions, dispersions, lattices or gels by other methods than by solution, emulsion or suspension polymerisation techniques in aqueous media
    • C08J3/075—Macromolecular gels
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/14—Macromolecular materials
    • A61L27/26—Mixtures of macromolecular compounds
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61L—METHODS OR APPARATUS FOR STERILISING MATERIALS OR OBJECTS IN GENERAL; DISINFECTION, STERILISATION OR DEODORISATION OF AIR; CHEMICAL ASPECTS OF BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES; MATERIALS FOR BANDAGES, DRESSINGS, ABSORBENT PADS OR SURGICAL ARTICLES
    • A61L27/00—Materials for grafts or prostheses or for coating grafts or prostheses
    • A61L27/50—Materials characterised by their function or physical properties, e.g. injectable or lubricating compositions, shape-memory materials, surface modified materials
    • A61L27/52—Hydrogels or hydrocolloids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B15/00—Preparation of other cellulose derivatives or modified cellulose, e.g. complexes
    • C08B15/05—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur
    • C08B15/06—Derivatives containing elements other than carbon, hydrogen, oxygen, halogens or sulfur containing nitrogen, e.g. carbamates
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0009—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid alpha-D-Glucans, e.g. polydextrose, alternan, glycogen; (alpha-1,4)(alpha-1,6)-D-Glucans; (alpha-1,3)(alpha-1,4)-D-Glucans, e.g. isolichenan or nigeran; (alpha-1,4)-D-Glucans; (alpha-1,3)-D-Glucans, e.g. pseudonigeran; Derivatives thereof
    • C08B37/0012—Cyclodextrin [CD], e.g. cycle with 6 units (alpha), with 7 units (beta) and with 8 units (gamma), large-ring cyclodextrin or cycloamylose with 9 units or more; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08B—POLYSACCHARIDES; DERIVATIVES THEREOF
    • C08B37/00—Preparation of polysaccharides not provided for in groups C08B1/00 - C08B35/00; Derivatives thereof
    • C08B37/0006—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid
    • C08B37/0024—Homoglycans, i.e. polysaccharides having a main chain consisting of one single sugar, e.g. colominic acid beta-D-Glucans; (beta-1,3)-D-Glucans, e.g. paramylon, coriolan, sclerotan, pachyman, callose, scleroglucan, schizophyllan, laminaran, lentinan or curdlan; (beta-1,6)-D-Glucans, e.g. pustulan; (beta-1,4)-D-Glucans; (beta-1,3)(beta-1,4)-D-Glucans, e.g. lichenan; Derivatives thereof
    • C08B37/0027—2-Acetamido-2-deoxy-beta-glucans; Derivatives thereof
    • C08B37/003—Chitin, i.e. 2-acetamido-2-deoxy-(beta-1,4)-D-glucan or N-acetyl-beta-1,4-D-glucosamine; Chitosan, i.e. deacetylated product of chitin or (beta-1,4)-D-glucosamine; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G65/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule
    • C08G65/02—Macromolecular compounds obtained by reactions forming an ether link in the main chain of the macromolecule from cyclic ethers by opening of the heterocyclic ring
    • C08G65/32—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C08G65/329—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds
    • C08G65/337—Polymers modified by chemical after-treatment with organic compounds containing other elements
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08G—MACROMOLECULAR COMPOUNDS OBTAINED OTHERWISE THAN BY REACTIONS ONLY INVOLVING UNSATURATED CARBON-TO-CARBON BONDS
    • C08G69/00—Macromolecular compounds obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain of the macromolecule
    • C08G69/48—Polymers modified by chemical after-treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08H—DERIVATIVES OF NATURAL MACROMOLECULAR COMPOUNDS
    • C08H1/00—Macromolecular products derived from proteins
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2301/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2301/04—Oxycellulose; Hydrocellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2371/00—Characterised by the use of polyethers obtained by reactions forming an ether link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2371/02—Polyalkylene oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose
    • C08J2401/04—Oxycellulose; Hydrocellulose
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/08—Chitin; Chondroitin sulfate; Hyaluronic acid; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2405/00—Characterised by the use of polysaccharides or of their derivatives not provided for in groups C08J2401/00 or C08J2403/00
    • C08J2405/16—Cyclodextrin; Derivatives thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2477/00—Characterised by the use of polyamides obtained by reactions forming a carboxylic amide link in the main chain; Derivatives of such polymers
    • C08J2477/04—Polyamides derived from alpha-amino carboxylic acids
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
    • C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
    • C08J2489/00—Characterised by the use of proteins; Derivatives thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种含苯硼酸的纤维素基三维水凝胶及其制备方法和应用，以多苯硼酸化合物（如苯硼酸共价修饰的聚乙二醇、环糊精、聚氨基酸、蛋白质和多聚糖等）为交联剂，将具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素与交联剂在一定pH值的水介质中简单混合即可制备纤维素基三维水凝胶。该水凝胶制备过程简单快速,具有良好的生物相容性、可自修复性和细胞粘附性。

Description

一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于高分子材料领域，具体涉及一类利用硼酸酯交联的含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用。
技术背景
纤维素具有理想的生物相容性、良好的细胞粘附性和较高的机械强度，近年来，作为细胞支架材料已经在骨组织工程、软骨组织工程、血管组织工程等领域被广泛研究。纤维素在自然资源中分布广泛，含量丰富，在各种植物中的含量几乎可以占到50％，因此植物纤维素来源广泛，且廉价易得。但是由植物纤维资源制备的纤维素不具备三维网络结构，无法直接用作细胞支架材料，大大限制了其应用。而如果将植物纤维素分子交联制备成生物相容的三维水凝胶材料，则可以作为支架材料用于组织工程领域，实现植物纤维素的高附加值应用，因此开发纤维素基三维水凝胶的高效制备方法可大大推动纤维素在组织工程领域的应用，对于林木剩余物的循环利用具有重要意义。此外，细胞粘附性是评价支架材料的重要指标之一，高的细胞粘附性有利于细胞沿着支架材料铺展和生长，因此提高纤维素三维水凝胶的细胞粘附性可显著改善其使用性能和应用潜力。
发明内容
本发明专利提供一种以具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素为主要高分子，以多苯硼酸化合物(如苯硼酸共价修饰的聚乙二醇、环糊精、聚氨基酸、蛋白质和多聚糖等)为交联剂的构建纤维素三维水凝胶的方法。该水凝胶制备过程简单快速,具有良好的生物相容性、可自修复性和细胞粘附性。
本发明具体技术方案如下：
一种含苯硼酸的纤维素水凝胶的制备方法，包括如下步骤：
(1)将具有柔性二元或多元醇或顺式二醇以及氨基的化合物在缩合剂存在下通过酰胺化反应与具有羧基的纤维素盐在水介质中共价偶联制得具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素，所述具有柔性二元或多元醇以及氨基的化合物结构通式如下：
Figure BDA0002248482510000011
所述具有顺式二醇以及氨基的化合物结构通式如下：
A代表饱和或不饱和的环，两个羟基为邻位或间位顺式取代，优选的，选自饱和五元环、饱和六元环或不饱和环状基团如环戊烯、环己烯、苯环、萘、蒽、喹啉等，上述结构中的
Figure BDA0002248482510000022
表示具有具有柔性二元或多元醇的化合物同时具有氨基取代基，二元醇基团与氨基之间可以通过任意数量或种类的连接基团连接，氨基取代基的位置为任意可取代的位置；
(2)以多苯硼酸化合物为交联剂，与具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素在水介质中混合，即得含苯硼酸的纤维素水凝胶，所述多苯硼酸化合物为苯硼酸共价修饰的聚乙二醇、环糊精、聚氨基酸、蛋白质或多聚糖。
优选的，所述步骤(1)具有羧基的纤维素盐选自羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠和羧甲基羟丙基纤维素钠中的一种或几种。
优选的，于所述步骤(1)所述具有柔性二元或多元醇或顺式二醇以及氨基的化合物选自氨基葡萄糖或多巴胺。
优选的，步骤(1)所述的缩合剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和/或N-羟基琥珀酰亚胺。
优选的，步骤(1)所述的水介质为酸性或中性，优选pH值为4-7。
优选的，步骤(2)所述水介质为中性或碱性，优选pH值为7-10。
优选的，步骤(1)反应温度为10-50℃，反应时间为1-24小时。优选的反应温度为10-30℃，反应时间为5小时。
优选的，步骤(2)所述具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素的质量百分浓度为5％-20％，所述的多苯硼酸化合物的质量百分浓度为1％-20％。
优选的，步骤(2)反应温度为10-50℃，反应时间为10min到1小时，反应条件为静置，进一步优选的反应温度为10-30℃，反应时间为10min。
本发明所述步骤(2)所述多苯硼酸化合物通过具有两个或两个以上官能团的化合物与带有氨基或羧基的苯硼酸或苯硼酸衍生物偶联制得，所述的具有两个或两个以上官能团的化合物为具有羧基、氨基、羟基、卤素、炔基和叠氮中的一种或几种的聚乙二醇、环糊精、聚氨基酸、蛋白质或多聚糖，优选二氨基聚乙二醇、二羟基聚乙二醇、α-、β-、γ-环糊精、聚氨基酸、蛋白质、多聚糖中的一种或几种。
本发明另一目的在于提供一种含苯硼酸的纤维素水凝胶，采用本发明所述方法制备而成。
本发明所述的含苯硼酸的纤维素水凝胶可以用于制备组织工程材料。
本发明优点：
1)本发明所述制备方法中苯硼酸基团与柔性二醇或顺式二醇基团反应生成环状硼酸酯，该反应可以在水介质中进行、快速可逆、而且不需要任何催化剂和助剂，因此利用该反应可以通过简单混合的方式快捷地制备纤维素基三维水凝胶。2)苯硼酸基团与二醇基团之间的反应具有快速可逆的特点，生成的硼酸酯属于一种典型的动态共价键，因而利用该交联反应制备的水凝胶具有自修复的功能。3)该方法制备的水凝胶骨架上还有大量的苯硼酸基团，这些苯硼酸基团可以与细胞表面的唾液酸残基发生反应生成硼酸酯，因而可以显著提升水凝胶材料的细胞粘附性。4)水凝胶所用材料均具有良好的生物相容性，在组织工程领域具有巨大的应用前景。
附图说明
图1为氨基葡萄糖共价修饰纤维素的核磁共振氢谱。
图2为苯硼酸共价修饰聚谷氨酸的核磁共振氢谱。
图3为实施例10制备的纤维素水凝胶的扫描电镜照片及实物照片。
具体实施方式
以下通过实施例说明本发明的具体步骤，但不受实施例限制。
在本发明中使用的术语，除非另有说明，一般具有本领域普通技术人员通常理解的含义。
下面结合具体实施例并参照数据进一步详细描述本发明，应理解，这些实施例只是为了举例说明本发明，而非以任何方式限制本发明的范围。
在以下实施例中，未详细描述的各种过程和方法是本领域中公知的常规方法。
本发明以羧甲基纤维素和氨基葡萄糖或多巴胺偶联制备带顺式二醇的纤维素，以苯硼酸修饰的二氨基聚乙二醇、聚谷氨酸、聚赖氨酸为多苯硼酸交联剂为例进一步详细说明本发明，但应注意本发明的范围并不受这些实施例的任何限制。
实施例1氨基葡萄糖修饰的纤维素的制备
将2g的羧甲基纤维素，溶于200mL去离子水中，加入10.8g(10mol)的EDC·HCL，6.4g(10mol)的NHS，6.04g(10mol)的氨基葡萄糖,室温下搅拌8小时，将反应混合物在截留分子量为14000Da的透析袋中透析2天，冷冻干燥后得产物，核磁共振氢谱如图1所示。显示氨基葡萄糖被共价连接到纤维素上，其取代度可达30％。
实施例2多巴胺修饰的纤维素的制备
将2g的羧甲基纤维素，溶于200mL去离子水中，加入10.8g(10mol)的EDC·HCL，6.4g(10mol)的NHS，1.53g(10mol)的多巴胺,室温氮气气氛下搅拌8小时，将反应混合物在截留分子量为14000Da的透析袋中透析2天，冷冻干燥后得产物。
实施例3苯硼酸修饰的聚乙二醇的制备
将2g(2mmol)二氨基聚乙二醇和0.5mL三乙胺溶解在10mL DMF中，将1.53g EDC·HCL(8mmol)，0.92g NHS(0.021mol)和3-氨基苯硼酸1.1g(8mmol)加入到上述溶液中，室温下搅拌8小时。将反应混合物浓缩后用柱色谱分离纯化并真空干燥后得产物。
实施例4苯硼酸修饰的β-环糊精的制备
将2gβ-环糊精和1mL三乙胺溶解在15mL DMF中，将3.811g DCC(0.019mol)和4-羧基苯硼酸3.15g(0.019mol)加入到上述溶液中，室温下搅拌8小时。将反应混合物浓缩后在丙酮中沉淀洗涤6次，真空干燥后得产物。
实施例5苯硼酸修饰的聚谷氨酸的制备
将2g聚谷氨酸(分子量为5000)溶解在20mL去离子水中，将4.01g EDC·HCL(0.021mol)，2.4g NHS(0.021mol)和3-氨基苯硼酸2.88g(0.021mol)加入到上述溶液中，室温下搅拌8小时。将反应混合物浓缩后在丙酮中沉淀洗涤6次，真空干燥后得产物，核磁共振氢谱如图2所示。显示苯硼酸被共价连接到聚谷氨酸上，其取代度可达25％。
实施例6苯硼酸修饰的聚赖氨酸的制备
将2g聚赖氨酸(分子量为5000)溶解在20mL去离子水中，将4.01g EDC·HCL(0.021mol)，2.4g NHS(0.021mol)和4-羧基苯硼酸3.49g(0.021mol)加入到上述溶液中，室温下搅拌8小时。将反应混合物浓缩后在丙酮中沉淀洗涤6次，真空干燥后得产物。
实施例7苯硼酸修饰的牛血清白蛋白(BSA)的制备
将0.58g(0.003mol)EDC·HCL，0.35g(0.003mol)NHS和0.5g(0.003mol)4-羧基苯硼酸溶解在2mL DMF中，室温搅拌1小时。将2g BSA溶解在20mL去离子水中，并加入到上述溶液中，室温下搅拌8小时。将反应混合物浓缩后透析5天，冷冻干燥后得产物。
实施例8苯硼酸修饰的壳聚糖的制备
将0.58g(0.003mol)EDC·HCL，0.35g(0.003mol)NHS和0.5g(0.003mol)4-羧基苯硼酸溶解在2mL DMF中，室温搅拌1小时。将1g壳聚糖溶解在20mL去离子水中，并加入到上述溶液中，室温下搅拌8小时。将反应混合物浓缩后在丙酮中沉淀洗涤6次，真空干燥后得产物。
实施例9可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg氨基葡萄糖修饰的纤维素溶解在2mL pH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将400mg的苯硼酸修饰的聚乙二醇加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小40μm，孔隙率约为82％，杨氏模量1.5kPa。
实施例10可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg氨基葡萄糖修饰的纤维素溶解在2mL pH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将120mg的苯硼酸修饰的聚谷氨酸加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小25μm，孔隙率约为80％，杨氏模量2.0kPa。纤维素水凝胶的扫描电镜照片及实物照片如图3所示。由扫描电镜照片可以看出该水凝胶孔径较为均一，平均孔径大小约25μm。
实施例11可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg氨基葡萄糖修饰的纤维素溶解在2mL pH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将120mg的苯硼酸修饰的聚赖氨酸加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小20μm，孔隙率约为78％，杨氏模量2.8kPa。
实施例12可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg多巴胺修饰的纤维素溶解在2mL pH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将150mg的苯硼酸修饰的β-环糊精加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小25μm，孔隙率约为78％，杨氏模量2.3kPa。
实施例13可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg多巴胺修饰的纤维素溶解在2mLpH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将120mg的苯硼酸修饰的BSA加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小20μm，孔隙率约为76％，杨氏模量2.5kPa。
实施例14可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg多巴胺修饰的纤维素溶解在2mLpH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将120mg的苯硼酸修饰的壳聚糖加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小20μm，孔隙率约为78％，杨氏模量2.3kPa。
实施例15可自修复纤维素水凝胶的制备
将240mg多巴胺修饰的纤维素溶解在2mLpH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将120mg的苯硼酸修饰的聚赖氨酸加入到上述溶液中，超声分散均匀，静止10分钟，形成水凝胶。该水凝胶平均孔径大小16μm，孔隙率约为76％，杨氏模量3.2kPa。
实施例16共价交联纤维素水凝胶的制备
将240mg多巴胺修饰的纤维素溶解在2mL pH为7.4的PBS缓冲液(0.01mol/L)中，配制成质量浓度为12％的溶液，然后将120mg的苯硼酸修饰的聚赖氨酸，77mg EDC·HCL(0.4mmol)和46mg NHS(0.4mmol)加入到上述溶液中，超声分散均匀，振摇2小时，形成共价交联的水凝胶。加入3mL去离子水，震荡后倒出，如此洗涤三次，以除去未反应的EDC·HCL和NHS，得到纯水凝胶。该水凝胶平均孔径大小15μm，孔隙率约为75％，杨氏模量3.8MPa。

Claims (13)

1.一种含苯硼酸的纤维素水凝胶的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)将具有柔性二元或多元醇或顺式二醇以及氨基的化合物在缩合剂存在下通过酰胺化反应与具有羧基的纤维素盐在水介质中共价偶联制得具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素，
所述具有柔性二元或多元醇以及氨基的化合物结构通式如下：
Figure FDA0002248482500000011
所述具有顺式二醇以及氨基的化合物结构通式如下：
Figure FDA0002248482500000012
A代表饱和或不饱和的环，两个羟基为邻位或间位顺式取代；
(2)以多苯硼酸化合物为交联剂，与具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素在水介质中混合，即得含苯硼酸的纤维素水凝胶，所述多苯硼酸化合物为苯硼酸共价修饰的聚乙二醇、环糊精、聚氨基酸、蛋白质或多聚糖。
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)具有羧基的纤维素盐选自羧甲基纤维素钠、羧乙基纤维素钠或羧甲基羟丙基纤维素钠中的一种或几种。
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述步骤(1)所述具有柔性二元或多元醇或顺式二醇以及氨基的化合物选自氨基葡萄糖或多巴胺。
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的缩合剂选自1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐和/或N-羟基琥珀酰亚胺。
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述的水介质为酸性或中性，步骤(2)所述水介质为中性或碱性。
6.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述
Figure FDA0002248482500000013
A代表饱和五元环、饱和六元环或不饱和环状基团。
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于步骤(1)所述
Figure FDA0002248482500000021
A代表环戊烯、环己烯、苯环、萘、蒽或喹啉。
8.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(1)反应温度为10-50℃，反应时间为1-24小时，步骤(2)反应温度为10-50℃，反应时间为10min到1小时，反应条件为静置。
9.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述具有柔性二元或多元醇或顺式二醇的纤维素的质量百分浓度为5％-20％，所述的多苯硼酸化合物的质量百分浓度为1％-20％。
10.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述多苯硼酸化合物通过具有两个或两个以上官能团的化合物与带有氨基或羧基的苯硼酸或苯硼酸衍生物偶联制得，所述的具有两个或两个以上官能团的化合物为具有羧基、氨基、羟基、卤素、炔基和叠氮中的一种或几种的聚乙二醇、环糊精、聚氨基酸、蛋白质或多聚糖。
11.如权利要求10所述的制备方法，其特征在于步骤(2)所述具有两个或两个以上官能团的化合物选自二氨基聚乙二醇、二羟基聚乙二醇、α-、β-、γ-环糊精、聚氨基酸、蛋白质、多聚糖中的一种或几种。
12.一种含苯硼酸的纤维素水凝胶，其特征在于采用如权利要求1-11任一项所述方法制备而成。
13.如权利要求12所述的含苯硼酸的纤维素水凝胶在制备组织工程材料中的应用。
CN201911025476.XA 2019-10-25 2019-10-25 一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用 Pending CN110746616A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911025476.XA CN110746616A (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911025476.XA CN110746616A (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN110746616A true CN110746616A (zh) 2020-02-04

Family

ID=69280054

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911025476.XA Pending CN110746616A (zh) 2019-10-25 2019-10-25 一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN110746616A (zh)

Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112891626A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 华南理工大学 一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法
CN112972369A (zh) * 2021-04-20 2021-06-18 西北大学 一种含水杨酸的载药水凝胶的制备方法
CN113004579A (zh) * 2021-04-23 2021-06-22 南京工业大学 一种基于苯硼酸共聚物固定颗粒凝胶的生物墨水、用途及制备方法
CN113388049A (zh) * 2021-06-24 2021-09-14 南京工业大学 一种大分子衍生物及其制备方法和在生物组织粘合剂中的应用
CN114736394A (zh) * 2022-03-09 2022-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种动态键自愈合功能的水凝胶组合物及其制备方法与应用
CN114891239A (zh) * 2022-03-23 2022-08-12 武汉理工大学 一种硼氮内配位硼酸酯水凝胶及其制备方法
CN115612396A (zh) * 2022-12-19 2023-01-17 潍坊恒彩数码影像材料有限公司 一种基于γ-环糊精修饰纤维素的可降解热敏胶片涂层及其制备方法
CN115975623A (zh) * 2021-10-15 2023-04-18 南京大学 一种可视化误导细胞内唾液酸化的介孔硅探针及制备方法
CN119552374A (zh) * 2025-01-23 2025-03-04 成都大学 一种多官能团化γ-PGA载体材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007124132A2 (en) * 2006-04-20 2007-11-01 University Of Utah Research Foundation Polymeric compositions and methods of making and using thereof
CN106008579A (zh) * 2016-06-13 2016-10-12 天津大学 一种苯硼酸基团的交联剂、制备方法及制备多重敏感水凝胶的方法
CN107325470A (zh) * 2017-07-12 2017-11-07 浙江大学 一种纤维素纳米纤维增强苯硼酸基水凝胶及其制备方法
CN108774326A (zh) * 2018-05-13 2018-11-09 河南工业大学 一种自愈性可注射超分子水凝胶及其制备方法与用途
CN109517077A (zh) * 2018-10-12 2019-03-26 南京大学 一类苯硼酸或其衍生物改性的多糖及其制备方法和应用
CN109721744A (zh) * 2018-12-26 2019-05-07 清华大学 一种基于硼酸酯键的自修复抗菌水凝胶

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2007124132A2 (en) * 2006-04-20 2007-11-01 University Of Utah Research Foundation Polymeric compositions and methods of making and using thereof
CN106008579A (zh) * 2016-06-13 2016-10-12 天津大学 一种苯硼酸基团的交联剂、制备方法及制备多重敏感水凝胶的方法
CN107325470A (zh) * 2017-07-12 2017-11-07 浙江大学 一种纤维素纳米纤维增强苯硼酸基水凝胶及其制备方法
CN108774326A (zh) * 2018-05-13 2018-11-09 河南工业大学 一种自愈性可注射超分子水凝胶及其制备方法与用途
CN109517077A (zh) * 2018-10-12 2019-03-26 南京大学 一类苯硼酸或其衍生物改性的多糖及其制备方法和应用
CN109721744A (zh) * 2018-12-26 2019-05-07 清华大学 一种基于硼酸酯键的自修复抗菌水凝胶

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张丹: ""硼酸酯键交联的纤维素基自愈合水凝胶的制备与性能研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112891626A (zh) * 2021-01-27 2021-06-04 华南理工大学 一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法
CN112891626B (zh) * 2021-01-27 2021-12-21 华南理工大学 一种用于组织再生修复的微凝胶组装体支架及其制备方法
CN112972369A (zh) * 2021-04-20 2021-06-18 西北大学 一种含水杨酸的载药水凝胶的制备方法
CN113004579A (zh) * 2021-04-23 2021-06-22 南京工业大学 一种基于苯硼酸共聚物固定颗粒凝胶的生物墨水、用途及制备方法
CN113004579B (zh) * 2021-04-23 2022-11-11 南京工业大学 一种基于苯硼酸共聚物固定颗粒凝胶的生物墨水、用途及制备方法
CN113388049A (zh) * 2021-06-24 2021-09-14 南京工业大学 一种大分子衍生物及其制备方法和在生物组织粘合剂中的应用
CN115975623A (zh) * 2021-10-15 2023-04-18 南京大学 一种可视化误导细胞内唾液酸化的介孔硅探针及制备方法
CN114736394A (zh) * 2022-03-09 2022-07-12 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种动态键自愈合功能的水凝胶组合物及其制备方法与应用
CN114891239A (zh) * 2022-03-23 2022-08-12 武汉理工大学 一种硼氮内配位硼酸酯水凝胶及其制备方法
CN115612396A (zh) * 2022-12-19 2023-01-17 潍坊恒彩数码影像材料有限公司 一种基于γ-环糊精修饰纤维素的可降解热敏胶片涂层及其制备方法
CN119552374A (zh) * 2025-01-23 2025-03-04 成都大学 一种多官能团化γ-PGA载体材料及其制备方法和应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110746616A (zh) 一种含苯硼酸的纤维素水凝胶及其制备方法和应用
CN110522948B (zh) 可注射水凝胶及其制备方法和应用
CN109021587B (zh) 可食用的明胶基膜及其制备方法
CN108467498B (zh) 一种壳聚糖和明胶的超分子水凝胶及其制备方法与应用
CN106188442B (zh) 一种壳聚糖衍生物水凝胶及其制备方法
CN107964105A (zh) 一种通过动态亚胺键交联的多糖基水凝胶的制备方法
CN110408057B (zh) 适用于生物医学的dhpmc共混交联改性胶原及其制备方法
CN104262648B (zh) 一种以双醛聚乙二醇为交联剂的胶原基生物医用材料及其制备方法
CN103642190B (zh) 一种聚乙二醇改性环糊精及其制备和应用
CN112250889A (zh) 一种含有席夫碱键和硼酸酯键的双网络自愈水凝胶的制备方法
Kim et al. Norbornene-functionalized methylcellulose as a thermo-and photo-responsive bioink
CN107043465A (zh) 一种脲基嘧啶酮改性明胶可注射自愈合水凝胶及其制备方法
Kang et al. A facile method for preparation of green and antibacterial hydrogel based on chitosan and water-soluble 2, 3-dialdehyde cellulose
Hu et al. Preparation and characterization of composite hydrogel beads based on sodium alginate
CN109796606A (zh) 一种基于多重动态化学键的自愈合水凝胶及其制备方法
CN114874455B (zh) 一种中性溶解、具有自组装能力和光交联能力的改性胶原和凝胶的构建方法
CN108210985A (zh) 一种基于人源胶原蛋白的高强度医用水凝胶及其制备方法
CN111269437A (zh) 一种兼具自愈性和黏附性的复合水凝胶的制备方法
CN113185725B (zh) 一种原位快速制备银纳米粒子/明胶复合水凝胶的方法
CN105646894B (zh) 一种基于聚酰胺-胺型树枝状分子的水凝胶的制备方法
CN106928375A (zh) 一种壳聚糖水凝胶的制备方法
CN108912284B (zh) 一种具有纤维化性能的丙烯酸接枝天然胶原蛋白及其制备方法
CN109517077B (zh) 一类苯硼酸或其衍生物改性的多糖及其制备方法和应用
CN106750416B (zh) 一种拥有自愈合和pH响应性能的可注射水凝胶及其制备方法和应用
CN107854729A (zh) 一种丝素蛋白基自愈合水凝胶及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200204