專利名稱：一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法
技術領域：
本發明涉及一種生物材料復合制備領域，特別涉及一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備。
背景技術：
高分子水凝膠，是一種能夠在水中溶脹、吸收并保持大量水分而又不溶解于水的親水性的網狀高分子溶脹體，表面光滑，生物相容性好，在生物和醫學工程領域得到了廣泛的研究和應用。高分子水凝膠具有與人體組織性能相似的優點，如較高的含水量、柔韌性和低毒性。而且，水凝膠的表面張力比較低，基本不會從體液中吸附蛋白質，因而其對人體的影響大幅降低。此外，小分子可以自由的擴散進和擴散出水凝膠，使得水凝膠成為藥物緩釋的理想載體。高分子水凝膠還可廣泛應用于傷口敷料和器官修復領域(如角膜、肌肉、皮膚、軟骨等方面)。聚乙烯醇(PVA)水凝膠是親水性聚乙烯醇大分子經交聯后形成的網絡狀結構的水溶脹體。PVA水凝膠具有穩定的化學性質、良好的物理機械性能、易于成型、與人體組織良好的生物相容性，特別是PVA水凝膠與人體組織性能相似的物理性質、對水分子等優異的透過性、適宜的擴展性、良好的柔韌性等，這些特性使PVA水凝膠可以用作傷口敷料、藥物釋放載體、人造組織、組織工程等生物醫學領域。同時為改善PVA水凝膠的性能以及拓展應用，PVA常與一些生物材料復合形成復合材料。PVA水凝膠與細菌纖維素水凝膠復合，得到的復合水凝膠在傷口敷料、藥物釋放和組織修復等生物醫用領域具有巨大的應用前景。細菌纖維素(BC)是由葡萄糖以β-1，4-糖苷鏈連接而成的高分子化合物，作為一種優良的生物材料，BC在濕潤狀態下形成的細菌纖維素水凝膠具有其獨特的物理、化學性能其具有天然的三維納米網絡結構；良好的力學性能；高親水性，良好的透氣、`吸水、透水性能。同時，細菌纖維素還具有良好的體內、體外生物相容性和良好的生物可降解性，這使得細菌纖維素被廣泛用于生物醫用材料，如皮膚敷料、人造皮膚、人造血管、組織工程支架材料等。本專利采用浸潰法、輻照交聯法，制備一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。該水凝膠具有PVA水凝膠網絡狀結構與BC水凝膠網絡結構形成的互穿網絡結構，與人體組織性能相似的物理性質、良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性。本發明工藝簡單、成本低、無污染，制備的細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠在傷口敷料、藥物釋放和組織修復等生物醫用領域具有巨大的應用前景。

發明內容
本發明的目的是提供一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法。涉及一種生物材料復合制備領域。本發明工藝簡單、成本低、無污染，且制備的復合水凝膠具有良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性，在傷口敷料、藥物釋放和組織修復等生物醫用領域具有巨大的應用前景。
本專利涉及的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法。包括由菌株發酵培養得到的細菌纖維素經純化處理和脫水處理得到含水質量分數為30 50%的細菌纖維素水凝膠。采用浸潰法，使聚乙烯醇進入細菌纖維素水凝膠內部，然后經脫泡、脫水處理，高能射線輻照處理得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。作為優選的技術方案
其中，如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的發酵培養細菌纖維素的菌株是木醋桿菌、根瘤菌屬、八疊球菌屬、假單胞菌屬、無色桿菌屬、產堿菌屬、氣桿菌屬或固氮菌屬中的一種或幾種。如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的純化處理方法為，在70 100°C的溫度下，在質量百分含量為4 8%的NaOH水溶液中洗滌4 6h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。以除去細菌纖維素上的菌體蛋白和粘附在纖維素膜上的殘余培養基。所述的脫水處理方法為，細菌纖維素經高速離心、真空脫水或壓榨脫水得到含水質量分數為30 50%的細菌纖維素水凝膠。這種部分脫水的處理方法，目的是在不破壞細菌纖維素水凝膠三維網絡結構的基礎上去除多余的水分子。同時，提高浸潰處理時進入細菌纖維素水凝膠內部的聚乙烯醇水溶液的含量。如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的聚乙烯醇分子量為2 20萬，醇解度為87 99%。聚乙烯醇是由乙酸乙烯酯聚合生成聚乙酸乙烯酯，然后，聚乙酸乙烯酯醇解而制備聚乙烯醇。聚乙烯醇的醇解度和分子量對聚乙烯醇的物理性質影響很大。醇解度為87 89%的聚乙烯醇水溶性較好，在水中能夠快速溶解；而90% 99%的聚乙烯醇需要在熱水中才能溶解。如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的浸潰法為在60 100°C下，將細菌纖維素水凝膠浸泡在含聚乙烯醇質量分數為10 25%的聚乙烯醇水溶液中4 12h。

如上所述的一種 細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的脫泡、脫水處理方法為浸潰處理后的復合物在真空度為O. 02 O. 09MPa，溫度為30 40°C下放置3 6h。如上所述的一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的高能射線輻照處理為Y -射線、電子束、X光或紫外線，輻照劑量為15 60kGy。在高能射線輻照處理作用下，聚乙烯醇分子鏈間通過產生的自由基而交聯在一起。PVA水溶液在一定濃度以上被輻射時，交聯度隨輻射劑量的增大而增大，水凝膠的交聯密度增大，網絡結構中微孔的尺寸將會減小，從而使水凝膠的溶脹比、含水量等降低，故通過控制輻射劑量可以實現對交聯密度的調控。輻射交聯采用的高能射線能均勻地作用在PVA上，PVA的交聯點分布均勻，并且交聯度易于控制，能滿足對PVA水凝膠交聯密度要求較高的場合；同時輻照交聯無需添加引發劑或交聯劑，產物純度高且具有較好的光學透明度，并且在加工過程中還可同步實現對細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的消毒作用。與現有技術相比，本發明的有益效果是
本專利采用浸潰法、輻照交聯法，制備一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。該水凝膠具有PVA水凝膠網絡狀結構與BC水凝膠網絡結構形成的互穿網絡結構，與人體組織性能相似的物理性質、良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性。本發明工藝簡單、成本低、無污染，水凝膠的制備過程中無需添加引發劑或交聯劑，在輻照交聯的同時完成了制品的消毒滅菌。制備的細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠在傷口敷料、藥物釋放和組織修復等生物醫用領域具有巨大的應用前景。
具體實施例方式下面結合具體實施例，進一步闡述本發明。應理解，這些實施例僅用于說明本發明而不用于限制本發明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發明講授的內容之后，本領域技術人員可以對本發明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定的范圍。實施例1 :
將由木醋桿菌發酵培養得到的細菌纖維素浸泡在質量百分含量為4%的NaOH水溶液中，在100°C的溫度下加熱6h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。采用高速離心部分脫水得到含水質量分數為50%的細菌纖維素水凝膠。在60°C下，將分子量為20萬，醇解度為87%的聚乙烯醇溶于蒸餾水中，配制成含聚乙烯醇質量分數為10%的聚乙烯醇水溶液。將細菌纖維素水凝膠浸泡在聚乙烯醇水溶液中，60°C下，4h。浸潰處理后的復合物在真空度為0.02MPa，溫度為30°C下放置3h。然后采用Y -射線輻照處理，輻照劑 量為60kGy，得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。實施例2:
將由根瘤菌屬發酵培養得到的細菌纖維素浸泡在質量百分含量為5%的NaOH水溶液中，在90°C的溫度下加熱5h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。采用高速離心部分脫水得到含水質量分數為40%的細菌纖維素水凝膠。在60°C下，將分子量為15萬，醇解度為89%的聚乙烯醇溶于蒸餾水中，配制成含聚乙烯醇質量分數為25%的聚乙烯醇水溶液。將細菌纖維素水凝膠浸泡在聚乙烯醇水溶液中，70°C下，6h。浸潰處理后的復合物在真空度為0.04MPa，溫度為40°C下放置6h。然后采用Y-射線輻照處理，輻照劑量為50kGy，得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。實施例3:
將由八疊球菌屬發酵培養得到的細菌纖維素浸泡在質量百分含量為6%的NaOH水溶液中，在80°C的溫度下加熱4h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。采用真空脫水處理得到含水質量分數為30%的細菌纖維素水凝膠。在70°C下，將分子量為12萬，醇解度為90%的聚乙烯醇溶于蒸餾水中，配制成含聚乙烯醇質量分數為15%的聚乙烯醇水溶液。將細菌纖維素水凝膠浸泡在聚乙烯醇水溶液中，80°C下，8h。浸潰處理后的復合物在真空度為O. 06MPa，溫度為30°C下放置6h。然后采用電子束輻照處理，輻照劑量為40kGy，得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。實施例4
將由假單胞菌屬發酵培養得到的細菌纖維素浸泡在質量百分含量為7%的NaOH水溶液中，在70°C的溫度下加熱6h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。采用真空脫水處理得到含水質量分數為50%的細菌纖維素水凝膠。在80°C下，將分子量為10萬，醇解度為92%的聚乙烯醇溶于蒸餾水中，配制成含聚乙烯醇質量分數為10%的聚乙烯醇水溶液。將細菌纖維素水凝膠浸泡在聚乙烯醇水溶液中，90°C下，IOh0浸潰處理后的復合物在真空度為O. 09MPa，溫度為40°C下放置5h。然后采用電子束輻照處理，輻照劑量為30kGy，得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。實施例5
將由無色桿菌屬發酵培養得到的細菌纖維素浸泡在質量百分含量為8%的NaOH水溶液中，在70°C的溫度下加熱5h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。采用壓榨脫水得到含水質量分數為40%的細菌纖維素水凝膠。在100°C下，將分子量為2萬，醇解度為99%的聚乙烯醇溶于蒸餾水中，配制成含聚乙烯醇質量分數為25%的聚乙烯醇水溶液。將細菌纖維素水凝膠浸泡在聚乙烯醇水溶液中，100°C下，12h。浸潰處理后的復合物在真空度為O. 02MPa，溫度為30°C下放置4h。然后采用X光輻照處理，輻照劑量為20kGy，得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。實施例6
將由氣桿菌屬發酵培養得到的細菌纖維素浸泡在質量百分含量為6%的NaOH水溶液中，在90°C的溫度下加熱4 h，再用蒸餾水反復沖洗至中性。采用壓榨脫水得到含水質量分數為30%的細菌纖維素水凝膠。在100°C下，將分子量為8萬，醇解度為96%的聚乙烯醇溶于蒸餾水中，配制成含聚乙烯醇質量分數為20%的聚乙烯醇水溶液。將細菌纖維素水凝膠浸泡在聚乙烯醇水溶液中，100°C下，6h。浸潰處理后的復合物在真空度為0.09MPa，溫度為40°C下放置3h。然后采用紫外線輻照處理，輻照劑量為15kGy，得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。
權利要求
1.一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，包括由菌株發酵培養得到的細菌纖維素經純化處理和脫水處理得到含水質量分數為30 50%的細菌纖維素水凝膠，采用浸潰法，使聚乙烯醇進入細菌纖維素水凝膠內部，然后經脫泡、脫水處理，高能射線輻照處理得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。
2.如權利要求1，一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的發酵培養細菌纖維素的菌株是木醋桿菌、根瘤菌屬、八疊球菌屬、假單胞菌屬、無色桿菌屬、產堿菌屬、氣桿菌屬或固氮菌屬中的一種或幾種。
3.如權利要求1，一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的純化處理方法為，在70 100°C的溫度下，在質量百分含量為4 8%的NaOH水溶液中洗滌4 6h，再用蒸餾水反復沖洗至中性，所述的脫水處理方法為，細菌纖維素經高速離心、 真空脫水或壓榨脫水得到含水質量分數為30 50%的細菌纖維素水凝膠。
4.如權利要求1，一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的聚乙烯醇分子量為2 20萬，醇解度為87 99%。
5.如權利要求1，一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的浸潰法為在60 100°C下，將細菌纖維素水凝膠浸泡在含聚乙烯醇質量分數為10 25% 的聚乙烯醇水溶液中4 12h。
6.如權利要求1，一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的脫泡、脫水處理方法為浸潰處理后的復合物在真空度為O. 02 O. 09MPa，溫度為30 40°C下放置3 6h。
7.如權利要求1，一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法，其特征是所述的高能射線輻照處理為Y-射線、電子束、X光或紫外線，輻照劑量為15 60kGy。
全文摘要
本發明公開了一種細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠的制備方法。涉及一種生物材料復合制備領域。包括由菌株發酵培養得到的細菌纖維素經純化處理和脫水處理得到含水質量分數為30～50%的細菌纖維素水凝膠。采用浸漬法，使聚乙烯醇進入細菌纖維素水凝膠內部，然后經脫泡、脫水處理，高能射線輻照處理得到細菌纖維素/聚乙烯醇復合水凝膠。本發明工藝簡單、成本低、無污染，且制備的復合水凝膠具有良好的力學性能、化學穩定性和生物相容性，在傷口敷料、藥物釋放和組織修復等生物醫用領域具有巨大的應用前景。
文檔編號C08L1/02GK103044694SQ20121058833
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月29日 優先權日2012年12月29日
發明者鐘春燕, 其他發明人請求不公開姓名 申請人:鐘春燕