[go: up one dir, main page]

CN114957726A - 一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用 - Google Patents

一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN114957726A
CN114957726A CN202210711509.1A CN202210711509A CN114957726A CN 114957726 A CN114957726 A CN 114957726A CN 202210711509 A CN202210711509 A CN 202210711509A CN 114957726 A CN114957726 A CN 114957726A
Authority
CN
China
Prior art keywords
sodium alginate
nanocellulose
solution
preparation
hydrogel
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
CN202210711509.1A
Other languages
English (en)
Inventor
张素风
崔书源
景小凯
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.)
Shaanxi University of Science and Technology
Original Assignee
Shaanxi University of Science and Technology
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 Shaanxi University of Science and Technology filed Critical Shaanxi University of Science and Technology
Priority to CN202210711509.1A priority Critical patent/CN114957726A/zh
Publication of CN114957726A publication Critical patent/CN114957726A/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
    • 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
    • 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
    • A61L27/56—Porous materials, e.g. foams or sponges
    • 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
    • C08J3/24—Crosslinking, e.g. vulcanising, of macromolecules
    • C08J3/246—Intercrosslinking of at least two polymers
    • 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
    • A61L2400/00—Materials characterised by their function or physical properties
    • A61L2400/12—Nanosized materials, e.g. nanofibres, nanoparticles, nanowires, nanotubes; Nanostructured surfaces
    • 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
    • A61L2430/00—Materials or treatment for tissue regeneration
    • A61L2430/02—Materials or treatment for tissue regeneration for reconstruction of bones; weight-bearing implants
    • 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
    • C08J2389/00—Characterised by the use of proteins; 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
    • C08J2401/00—Characterised by the use of cellulose, modified cellulose or cellulose derivatives
    • C08J2401/02—Cellulose; Modified cellulose
    • 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
    • C08J2405/04—Alginic acid; Derivatives thereof

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Transplantation (AREA)
  • Epidemiology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Dermatology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Oral & Maxillofacial Surgery (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Polymers & Plastics (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Materials For Medical Uses (AREA)

Abstract

本发明公开了一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用，该制备方法利用双醛化海藻酸钠与明胶构成希夫碱水凝胶，使用高度纯化的生物相容性前体聚合物，不含任何毒性引发剂、紫外光或任何其他有毒单体，而且可以通过化学交联形成一层共价网络。其次，双醛化海藻酸钠与天然海藻酸盐相比，具有更快的降解速率和更多的活性基团。本发明采用天然高分子纳米纤维素作为增强剂，利用物理交联来构建互穿网络结构水凝胶，提高界面相互作用和抗裂性，提高材料的力学强度，使得力学性能能够满足组织工程支架对材料和结构的要求。

Description

一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于生物材料领域，涉及一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用。
背景技术
骨组织是一种天然纳米复合材料，具有有机蛋白质、无机矿物和多种细胞类型。近年来，患病或受损的骨组织对移植的骨替代品有着巨大的需求，成为仅次于血液的最需要的组织之一。目前，通常进行骨修复的手段主要有：自体移植和异体移植。然而，它们存在二次伤害、供体有限、免疫排斥、疾病传播等问题。为了解决这些问题，组织工程与再生医学越来越被人们所关注。其中，组织工程支架直接影响细胞的附着、分化和生长以及基质的形成，为细胞生长提供模拟细胞外基质环境，成为了组织工程中尤为重要的一部分。理想情况下，组织工程支架材料需要满足一定的机械强度、合适的孔径、较高的孔隙率、生物降解性、生物相容性和无免疫原性。然而，通常作为骨组织工程材料的有石油基、合成高分子等。近几年，随着国家相关环保政策的出台，用生物质材料代替化石油、塑料成为一大热点，可以真正实现可持续的循环经济。因此，采用生物质材料制备组织工程支架成为了一个新途径。
自20世纪90年代以来，各种各样的生物材料已经被研究和测试用于软骨和骨组织工程应用。在所有的生物材料中，水凝胶由于其与细胞外基质结构相似，且具有多孔骨架结构，可实现细胞移植和增殖，因此，其在软骨和骨组织工程中作为支架材料受到了广泛的关注。目前已公开的支架材料有：明胶/海藻酸钠/生物玻璃(CN110755691A)采用戊二醛进行交联、海藻酸钠/甲基丙烯酸化明胶/甲基丙烯酸化透明质酸(CN112898599A)采用光引发剂进行固化、磷酸钙/海藻酸钠/黄连素(CN109966547B)采用氯化钙进行物理交联、聚丙交酯丙二醇二甲基丙烯酸酯和羟基磷灰利用合成高分子制成(CN110898257B)，这些材料存在着潜在毒性、力学性能差等问题。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用，以解决现有技术中潜在毒性、力学性能差的问题。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，包括以下步骤：
步骤1，将海藻酸钠加入到乙醇溶液中，混合均匀后加入高碘酸钠，反应过程中加入乙二醇停止反应，将反应产物洗涤至中性后，透析反应产物，将透析液冷冻干燥后获得双醛化海藻酸钠；
步骤2，将双醛化海藻酸钠溶解于磷酸盐缓冲液中，制得双醛化海藻酸钠溶液。
步骤3，将明胶溶解于磷酸盐缓冲液中，制得明胶溶液；
步骤4，将纳米纤维素至于水中，制得纳米纤维素悬浮溶液；
步骤5，混合双醛化海藻酸钠溶液和明胶溶液混合后，滴加纳米纤维素悬浮溶液，反应后至于模具中，获得纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
本发明的进一步改进在于：
优选的，步骤1中，海藻酸钠和高碘酸钠的混合比例为1:1，乙二醇和海藻酸钠的混合比例为1mL:5g。
优选的，步骤1中，反应温度为50℃，反应时间为5h；冷冻干燥温度为-50℃，冷冻干燥时间为48h。
优选的，步骤2中，双醛化海藻酸钠溶液的质量浓度为15％。
优选的，步骤3中，明胶溶液的质量浓度为20％。
优选的，步骤4中，纳米纤维素悬浮溶液的质量浓度为0.5％-2％。
优选的，步骤5中，双醛化海藻酸钠溶液、明胶溶液和纳米纤维素悬浮溶液的混合体积比为1:1:1。
优选的，步骤5中，反应温度为37℃，反应时间为5min。
一种通过上述任一项所述制备方法制得的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
一种上述的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶在组织工程支架中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明公开了一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，该制备方法利用双醛化海藻酸钠与明胶构成希夫碱水凝胶，双醛化海藻酸钠上的-CHO可与明胶上的-NH2发生希夫碱反应，生成亚胺化学共价键，通过化学交联形成一层共价网络，不引入任何有毒化学试剂(海藻酸钠明胶本身不反应，需要加入其他试剂辅助交联)，此外其在体内可以自然降解，降解产物也无毒副作用，该过程使用高度纯化的生物相容性前体聚合物，不含任何毒性引发剂、紫外光或任何其他有毒单体。其次，双醛化海藻酸钠与天然海藻酸盐相比，具有更快的降解速率和更多的活性基团。本发明采用天然高分子纳米纤维素作为增强剂，利用物理交联来构建互穿网络结构水凝胶，提高界面相互作用和抗裂性，提高材料的力学强度，使得力学性能能够满足组织工程支架对材料和结构的要求。
本发明还公开了一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶，该水凝胶以希夫碱水凝胶为主体，其上附着有纳米纤维素，使得水凝胶具有优异的力学强度。
本发明还公开了一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的应用，利用本发明制备的骨组织工程支架材料具有力学性能优良、孔隙可控、生物相容性良好等优点。
附图说明
图1为本发明制备出水凝胶的结构示意图；
图2是实施例1所得的水凝胶制成圆形薄片实物图。
图3是实施例1所得的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶骨组织工程支架材料的SEM图。
图4是实施例1-4所得的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶骨组织工程支架材料的抗压测试图。
图5是实施例1所得的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶骨组织工程支架材料经过7天培养细胞的荧光显微镜图。
图6是实例1-4和空白孔板培养小鼠成骨细胞1,3,7天的细胞活力图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
步骤一：将5g海藻酸钠加入到200mL，质量浓度为50％的乙醇溶液中，混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤产物溶液至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步除去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠，双醛化海藻酸钠的化学结构式如下式所示：
Figure BDA0003708223620000041
该海藻酸钠明胶生成的水凝胶在人体不能自然降解，植入后需要二次手术，双醛化海藻酸钠具有更快的降解速率，可以在体内降解，避免了病患的二次伤害，此外其具有更多的活性基团可以与明胶自交联形成水凝胶。
步骤二：将步骤一得到的双醛化海藻酸钠溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
步骤三：取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
步骤四：取一定量的纳米纤维素置于去离子水中，利用超声细胞破碎仪，制得0.5-2％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
步骤五：取等量的步骤二所得的溶液加入到步骤三所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素悬浮溶液，混合体积比为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
参见图1，纳米纤维素在网络中起着增强力学的作用，通过氢键交联(在网络中形成一种物理交联)，穿插于双醛化海藻酸钠与明胶形成的网络中，同时纳米纤维素由于比表面积大，不仅可以自身形成分子间氢键，还可以与双醛化海藻酸钠或者明胶中的-COOH形成氢键。同时双醛化海藻酸钠上的-CHO可与明胶上的-NH2发生希夫碱反应，生成亚胺化学共价键，通过化学交联形成一层共价网络。
实施例1
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得0.5％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。参见图2为水凝胶形成的圆形薄片实物图。图3为水凝胶的SEM图，通过SEM图可以发现水凝胶呈现多孔结构，可以实现细胞的有效增殖培养。参见图5，通过荧光显微镜可以看到水凝胶支架材料作为细胞生长基质可以促进细胞正常的生长与增殖(呈绿色)。
实施例2
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得1.0％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
实施例3
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得1.5％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
实施例4
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得2.0％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
参见图4，通过应力应变曲线可以得出随着纳米纤维素含量的增加，水凝胶力学性能呈现上升趋势，说明纳米纤维素的加入对材料力学有着显著提升。
参见图6，可以看出，加入纳米纤维素水凝胶有助于细胞的生长。
实施例5
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得0.8％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
实施例6
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得1.2％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
实施例7
1)将5g海藻酸钠加入到200mL 50％的乙醇溶液中，待混合均匀后，加入5g高碘酸钠作为氧化剂，并在50℃中反应5h，之后加入1mL乙二醇停止反应，洗涤至中性后，在室温下置于去离子水中透析3天进一步出去未反应的高碘酸钠，最后将透析液置于-50℃冷冻干燥48h，得到双醛化海藻酸钠。
2)将1)中干燥的材料溶解于pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，制备成15％(w/v)的双醛化海藻酸钠溶液。
3)取一定量的明胶颗粒，加入到pH为7.4的磷酸盐缓冲液中，在37℃下充分溶解，得到20％(w/v)的明胶溶液。
4)取一定量的纳米纤维素利用超声细胞破碎仪，制得1.8％(w/v)的纳米纤维素悬浮溶液。
5)取等量2)所得的溶液加入到3)所得的溶液中，混合均匀，缓慢滴加纳米纤维素溶液，混合比例为1：1：1，于37℃下充分反应5分钟后，转移至模具中，在室温下自然冷却成型，得到纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1，将海藻酸钠加入到乙醇溶液中，混合均匀后加入高碘酸钠，反应过程中加入乙二醇停止反应，将反应产物洗涤至中性后，透析反应产物，将透析液冷冻干燥后获得双醛化海藻酸钠；
步骤2，将双醛化海藻酸钠溶解于磷酸盐缓冲液中，制得双醛化海藻酸钠溶液；
步骤3，将明胶溶解于磷酸盐缓冲液中，制得明胶溶液；
步骤4，将纳米纤维素至于水中，制得纳米纤维素悬浮溶液；
步骤5，混合双醛化海藻酸钠溶液和明胶溶液后，滴加纳米纤维素悬浮溶液，反应后至于模具中，获得纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
2.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，海藻酸钠和高碘酸钠的混合比例为1:1，乙二醇和海藻酸钠的混合比例为1mL:5g。
3.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤1中，反应温度为50℃，反应时间为5h；冷冻干燥温度为-50℃，冷冻干燥时间为48h。
4.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤2中，双醛化海藻酸钠溶液的质量浓度为15％。
5.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤3中，明胶溶液的质量浓度为20％。
6.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤4中，纳米纤维素悬浮溶液的质量浓度为0.5％-2％。
7.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤5中，双醛化海藻酸钠溶液、明胶溶液和纳米纤维素悬浮溶液的混合体积比为1:1:1。
8.根据权利要求1所述的一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶的制备方法，其特征在于，步骤5中，反应温度为37℃，反应时间为5min。
9.一种通过权利要求1-8任一项所述制备方法制得的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶。
10.一种权利要求9所述的纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶在组织工程支架中的应用。
CN202210711509.1A 2022-06-22 2022-06-22 一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用 Pending CN114957726A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210711509.1A CN114957726A (zh) 2022-06-22 2022-06-22 一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210711509.1A CN114957726A (zh) 2022-06-22 2022-06-22 一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN114957726A true CN114957726A (zh) 2022-08-30

Family

ID=82964772

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210711509.1A Pending CN114957726A (zh) 2022-06-22 2022-06-22 一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114957726A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116370699A (zh) * 2023-03-24 2023-07-04 上海工程技术大学 机械增强型水凝胶伤口敷料及其制备方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1907504A (zh) * 2006-07-31 2007-02-07 中山大学附属第一医院 含双相钙磷颗粒的海藻酸钠交联明胶的可注射水凝胶及其制备方法和应用
CN107805325A (zh) * 2017-11-07 2018-03-16 常州禾吉纺织品有限公司 一种复合生物高分子双网络水凝胶及其制备方法
CN112280092A (zh) * 2020-11-05 2021-01-29 云南师范大学 一种高韧性多孔复合水凝胶材料及其制备与应用
CN112451746A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 广东省科学院生物工程研究所 一种可光固化海藻酸钠水凝胶修复支架的制备方法
CN113244454A (zh) * 2021-04-23 2021-08-13 杭州协合医疗用品有限公司 一种基于纤维素纳米晶须的胶原蛋白增强支架及制备方法
KR20210105804A (ko) * 2020-02-19 2021-08-27 강원대학교산학협력단 신규한 알지네이트, 젤라틴 및 셀룰로스나노크리스털을 유효성분으로 포함하는 생체 조직공학용 조성물 및 그 응용

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1907504A (zh) * 2006-07-31 2007-02-07 中山大学附属第一医院 含双相钙磷颗粒的海藻酸钠交联明胶的可注射水凝胶及其制备方法和应用
CN107805325A (zh) * 2017-11-07 2018-03-16 常州禾吉纺织品有限公司 一种复合生物高分子双网络水凝胶及其制备方法
KR20210105804A (ko) * 2020-02-19 2021-08-27 강원대학교산학협력단 신규한 알지네이트, 젤라틴 및 셀룰로스나노크리스털을 유효성분으로 포함하는 생체 조직공학용 조성물 및 그 응용
CN112280092A (zh) * 2020-11-05 2021-01-29 云南师范大学 一种高韧性多孔复合水凝胶材料及其制备与应用
CN112451746A (zh) * 2020-11-25 2021-03-09 广东省科学院生物工程研究所 一种可光固化海藻酸钠水凝胶修复支架的制备方法
CN113244454A (zh) * 2021-04-23 2021-08-13 杭州协合医疗用品有限公司 一种基于纤维素纳米晶须的胶原蛋白增强支架及制备方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
刘云;冀虎;赵瑾朝;张传杰;崔莉;张川;朱平;: "氧化海藻酸钠交联海藻酸钙/明胶(半)互穿网络的制备及性能", 高分子材料科学与工程, vol. 30, no. 12, 31 December 2024 (2024-12-31), pages 123 - 127 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116370699A (zh) * 2023-03-24 2023-07-04 上海工程技术大学 机械增强型水凝胶伤口敷料及其制备方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Razavi et al. Three‐dimensional cryogels for biomedical applications
Li et al. Controllable fabrication of hydroxybutyl chitosan/oxidized chondroitin sulfate hydrogels by 3D bioprinting technique for cartilage tissue engineering
Shen et al. Engineering a highly biomimetic chitosan-based cartilage scaffold by using short fibers and a cartilage-decellularized matrix
Jeong et al. Strong and biostable hyaluronic acid–calcium phosphate nanocomposite hydrogel via in situ precipitation process
CN104958783B (zh) 一种天然多糖基水凝胶及制备和在眼结膜修复中的应用
CN102321271B (zh) 一种生物活性壳聚糖基多孔支架的制备方法
CN102718928B (zh) 一种细胞片层智能脱附水凝胶及其应用
CN106243410B (zh) 一种羟乙基壳聚糖/透明质酸双网络水凝胶及其制备方法
CN103948962B (zh) 一种结合生长因子型温敏水凝胶生物载体的制备方法
CN111040205A (zh) 一种基于聚乙二醇/明胶颗粒的双网络水凝胶及其制备方法和应用
Li et al. Self-healing hydrogels for bone defect repair
WO2007032404A1 (ja) 再生医療用バイオマテリアル
CN108066819A (zh) 一种高强度的天然高分子水凝胶薄膜及其制备方法
CN108164656A (zh) 一种水凝胶及其制备方法和应用
CN110302427A (zh) 一种基于均相交联和层层自组装技术构筑的海藻酸盐复合凝胶支架材料及其制备方法
CN102532566A (zh) 互穿网络复合水凝胶的制备方法
CN107670113A (zh) 一种细胞三维扩增培养用微载体的制备方法
CN101914484A (zh) 一种温度敏感型肝细胞培养支架材料及其制备方法
CN104548200B (zh) 一种制备高支化多糖‑丝素水凝胶支架的方法
CN106806940A (zh) 一种掺杂纳米羟基磷灰石的多孔仿生骨支架的制备方法
CN111253592B (zh) 一种光交联的γ-聚谷氨酸水凝胶及其制备方法和应用
CN114957726A (zh) 一种纳米纤维素增强海藻酸钠水凝胶及其制备方法和应用
Liu et al. Highly Malleable Personalized Prostheses with Hierarchical Microstructure Boost the Long‐Term Osteointegration in Irregular Craniofacial Reconstruction
CN107638590A (zh) 一种壳聚糖基梯度仿生复合支架材料及其构建方法
CN104189009A (zh) 促血管化小肠粘膜下层温敏材料及其制备方法

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