一種以高內(nèi)相乳液為模板制備的明膠多孔材料及制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種以高內(nèi)相乳液為模板制備的明膠多孔材料及制備方法。采用高速攪拌混合明膠水溶液和有機(jī)溶劑形成水包油型（O/W）高內(nèi)相乳液，并使用京尼平交聯(lián)連續(xù)相形成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)冷凍干燥制得孔徑為10-100μm，空隙率大于70%的多孔材料。本發(fā)明制備的材料成型容易，生物相容性好，可廣泛用于組織工程材料。
【專利說(shuō)明】一種以高內(nèi)相乳液為模板制備的明膠多孔材料及制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，具體涉及一種以高內(nèi)相乳液為模板制備的明膠多孔材料及制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]多孔材料在組織工程應(yīng)用中能夠?yàn)榧?xì)胞的貼附、生長(zhǎng)和繁殖提供三維空間。高孔隙率的多孔材料能夠?yàn)榧?xì)胞的生長(zhǎng)提供更多的空間，同時(shí)其連通性能促進(jìn)細(xì)胞的增殖、遷移以及細(xì)胞之間的交流。因此，近年來(lái)關(guān)于多孔材料結(jié)構(gòu)的改善和功能的優(yōu)化引起了眾多研究者的興趣。
[0003]高內(nèi)相乳液是一種擁有74%或74%以上內(nèi)相的乳液，有時(shí)其內(nèi)相甚至高達(dá)99%。通過交聯(lián)固定這種乳液的連續(xù)相然后除去內(nèi)相，可以獲得高孔隙率的多孔材料。在一系列的文獻(xiàn)和專利中，主要使用苯乙烯以及二乙烯基苯作為單體來(lái)制備多孔材料，如孫華等(孫華，彭少賢，趙西坡，等.塑料工業(yè)，2012，40 (6)29-32)以丙烯酸丁酯、二乙烯基苯為原料，通過高內(nèi)相W/0體系制備多孔結(jié)構(gòu)材料。美國(guó)專利US5650222A，US5563179A和US5200433A同樣描述了利用苯乙烯以及二乙烯基苯為單體制備多孔材料。這些多孔材料憑借突出的高泡孔隙率和低密度，能夠吸收大量的液體，可以用于尿布類制品的吸收材料。
[0004]在生物醫(yī)學(xué)材料領(lǐng)域，由于傳統(tǒng)W/0型高內(nèi)相乳液制備出的多孔材料疏水性強(qiáng)，不利于細(xì)胞的增長(zhǎng)繁殖，因此，越來(lái)越多的研究者探尋使用更接近細(xì)胞生長(zhǎng)環(huán)境的天然高分子來(lái)制備多孔材料。明膠是通過水解動(dòng)物骨頭或結(jié)締組織中的膠原蛋白而得到的一類蛋白質(zhì)。與膠原蛋白相比，明膠所表現(xiàn)出來(lái)的一些良好的理化性能，以及在成本上的優(yōu)勢(shì)，使其在醫(yī)藥工業(yè)，臨床醫(yī)學(xué)和食品工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。Andrea Barbetta等(A.Barbettaj M.Dentinij M.S.De Vecchisj P.Filippinij G.Formisanoj S.Caiazza.Advanced Functional Materials，2005，15(1) 118 - 124)將明膠乙烯基化，通過自由基反應(yīng)交聯(lián)固定連續(xù)相(水相)，制備出孔徑分布在10-100 μ m的多孔材料，這種材料具有良好的生物相容性，能為神經(jīng)細(xì)胞提供優(yōu)良的生長(zhǎng)環(huán)境。然而，該材料的制備過程過于復(fù)雜，同時(shí)合成過程中使用了小分子表面活性劑，引發(fā)劑，化學(xué)交聯(lián)劑等物質(zhì)，使得該材料存在潛在的生物毒性。
[0005]明膠具有親水和疏水基團(tuán)，能夠穩(wěn)定非均相懸浮液，其本身的乳化能力可以用來(lái)制備高內(nèi)相乳液而不需要額外添加乳化劑。另外，在溫度`較低時(shí)，明膠側(cè)鏈互相締合形成具有一定硬度且不流動(dòng)的凝膠?；谶@個(gè)特點(diǎn)，利用明膠制備的高內(nèi)相乳液在低溫下可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)相的固化，同時(shí)在連續(xù)相中添加交聯(lián)劑，能夠進(jìn)一步固定連續(xù)相的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。最后通過冷凍干燥除去內(nèi)相，得到具有高孔隙率的互通多孔材料。
[0006]本發(fā)明采用高速攪拌混合明膠水溶液和有機(jī)溶劑形成水包油型(0/W)高內(nèi)相乳液，并使用天然生物交聯(lián)劑京尼平交聯(lián)連續(xù)相形成三維網(wǎng)絡(luò)狀結(jié)構(gòu)，經(jīng)冷凍干燥制得孔徑為10-100 μ m,空隙率大于70%的多孔材料。本發(fā)明所提供的方法其工藝簡(jiǎn)單，易于操作，且所有原料來(lái)自天然產(chǎn)物，安全無(wú)毒，具有良好的生物相容性，可廣泛用于組織工程材料。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于研制一種以高內(nèi)相乳液為模板，利用明膠自身的乳化和凝膠化能力，通過在連續(xù)相添加京尼平作為交聯(lián)劑，得到一種安全無(wú)毒的多孔材料。為達(dá)到以上目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:
(I)配置由水，明膠和京尼平組成的水相，其中明膠和京尼平占水的質(zhì)量比分別為
1-10%和0.05-0.1% ； (2)在9000-20000rpm攪拌條件下將水相和油相按照體積比1:3-1:9混合形成0/W高內(nèi)相乳液；(3)將所得產(chǎn)物室溫反應(yīng)24-48小時(shí)；(4)分別用水和乙醇交替抽提24小時(shí)；(5)將樣品冷凍干燥得到明膠多孔材料；在本發(fā)明中，油相可選擇正己烷，甲苯，對(duì)二甲苯，苯乙烯中的任意一種。
[0008]利用上述方法制備的明膠多孔材料，具有很高的孔隙率，而且原料取自天然，不僅能夠有效降低制備成本，同時(shí)能賦予該材料優(yōu)良的生物相容性，為其廣泛應(yīng)用于組織工程材料奠定了基礎(chǔ)。
[0009]采用本發(fā)明制備的材料具有以下優(yōu)點(diǎn):
(1)本發(fā)明采用的原料為明膠，其來(lái)源廣泛，易于制備。以這種蛋白為基質(zhì)可以有效的提高材料的生物相容性；
(2)本發(fā)明中使用的明膠無(wú)需改性(如乙烯化，甲基丙烯酰胺化)，可以直接使用制備多孔材料，大大簡(jiǎn)化了材料制備步驟；
(3)本發(fā)明中無(wú)需大量使用諸如Tween、Span以及TritonX-405等乳化劑，能夠有效降低制備成本，降低材料的毒性風(fēng)險(xiǎn)；
(4)本發(fā)明所使用的交聯(lián) 劑為天然交聯(lián)劑，無(wú)需使用自有基聚合反應(yīng)中所使用的化學(xué)交聯(lián)劑、引發(fā)劑；
(5)本發(fā)明制備多孔材料制備方法簡(jiǎn)單，生產(chǎn)周期短，是一種環(huán)境友好型材料，具有較大的應(yīng)用推廣價(jià)值。
【具體實(shí)施方式】
[0010]下面給出本發(fā)明的4個(gè)實(shí)施例，以具體說(shuō)明一種以高內(nèi)相乳液為模板制備的明膠多孔材料及制備方法。
[0011]實(shí)施例1將0.5g明膠與5mg京尼平溶于5mL水中組成水相，將5mL水相加入20mL正己烷中，在9000rpm攪拌條件下形成高內(nèi)相乳液，將所得樣品室溫反應(yīng)24小時(shí)，隨后分別用水和乙醇分別抽提24小時(shí)，最后將樣品冷凍干燥得到明膠多孔材料。
[0012]實(shí)施例2將0.25g明膠與4mg京尼平溶于5mL水中組成水相，將5mL水相加入20mL甲苯中，在13500rpm攪拌條件下形成高內(nèi)相乳液，將所得樣品室溫反應(yīng)36小時(shí)，隨后分別用水和乙醇分別抽提24小時(shí)，最后將樣品冷凍干燥得到明膠多孔材料。
[0013]實(shí)施例3將0.5g明膠與4mg京尼平溶于5mL水中組成水相，將5mL水相加入45mL對(duì)二甲苯中，在15000rpm攪拌條件下形成高內(nèi)相乳液，將所得樣品室溫反應(yīng)40小時(shí)，隨后分別用水和乙醇分別抽提24小時(shí)，最后將樣品冷凍干燥得到明膠多孔材料。
[0014]實(shí)施例4將0.5g明膠與5mg京尼平溶于5mL水中組成水相，將5mL水相加入20mL苯乙烯中，在20000rpm攪拌條件下形成高內(nèi)相乳液，將所得樣品室溫反應(yīng)48小時(shí)，隨后分別用水和乙醇分別抽提24小時(shí)，最后將樣品冷凍干燥得到明膠多孔材料。
【權(quán)利要求】
1.一種以高內(nèi)相乳液為模板制備的明膠多孔材料，其特征在于制備方法為:(1)配置由水，明膠和京尼平組成的水相，其中明膠和京尼平占水的質(zhì)量比分別為1-10%和0.05-0.1% ； (2)在9000-20000rpm攪拌條件下將水相和油相按照體積比1:3-1:9混合形成0/W高內(nèi)相乳液；(3)將所得產(chǎn)物室溫反應(yīng)24-48小時(shí)；(4)分別用水和乙醇交替抽提24小時(shí)；(5)將樣品冷凍干燥得到明膠多孔材料。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明膠多孔材料，其特征在于所述油相為正己烷、甲苯、對(duì)二甲苯和苯乙烯中的任意一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的明膠多孔材料，其特征在于所得多孔材料的孔徑為10-100 μ m,空 隙率大于70%，且具有優(yōu)良的生物相容性，可用于組織工程材料。
【文檔編號(hào)】C08J9/28GK103834057SQ201410078134
【公開日】2014年6月4日 申請(qǐng)日期:2014年3月5日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月5日
【發(fā)明者】林煒, 譚歡, 魏濤, 穆暢道 申請(qǐng)人:四川大學(xué)