本發(fā)明屬于水凝膠制備，尤其涉及一種高吸收性水凝膠及其制備方法與應(yīng)用。
背景技術(shù)：
1、水凝膠是一種具有親水性的三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)狀凝膠，可以吸收水分，從而使其溶脹至初始體積的多倍。水凝膠通常是由天然或合成的聚合物以物理(非共價作用)或化學(xué)(共價作用)交聯(lián)而成(文獻1：jiang?q,zhou?w,wang?j,et?al.hypromellose?succinate-crosslinked?chitosan?hydrogel?films?for?potential?wound?dressing[j].international?journal?of?biological?macromolecules,2016,91:85-91.)，高吸收性水凝膠可以吸收相對于自身重量的10倍甚至有些可以達(dá)到1000倍以上，具有超強的吸收特性。
2、具體的，水凝膠作為一類大分子聚合物，可以通過物理或化學(xué)交聯(lián)的方式產(chǎn)生。物理交聯(lián)通常為分子間通過氫鍵、離子間作用力、結(jié)晶、疏水相互作用等的方式締合形成，這種分子間相互作用力一般是可逆的，所以會使水凝膠的穩(wěn)定性和力學(xué)強度較差。而化學(xué)交聯(lián)是聚合物分子鏈間通過共價鍵的方式聯(lián)結(jié)而成，相比于分子間作用力，化學(xué)鍵更為牢固，從而賦予水凝膠更加穩(wěn)定和強度更優(yōu)的性質(zhì)。化學(xué)交聯(lián)法所使用交聯(lián)劑的鏈長會對吸水倍率和力學(xué)強度產(chǎn)生影響。當(dāng)使用短交聯(lián)劑如二元羧酸時，因其長度較短，在一端與多糖鏈交聯(lián)后，另一端只能與同一條多糖鏈或相鄰的另一多糖鏈反應(yīng)，這就會導(dǎo)致形成分子內(nèi)交聯(lián)或緊密連接的分子間交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，這種致密的結(jié)構(gòu)不利于水分子保留，降低了產(chǎn)物的溶脹程度。因此，在水凝膠的制備技術(shù)中，化學(xué)交聯(lián)法相比于物理交聯(lián)，可以制備穩(wěn)定并且剛性的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。交聯(lián)劑的鏈長會影響水凝膠的吸水能力和強度?，F(xiàn)有技術(shù)通常是采用短鏈長的交聯(lián)劑反應(yīng)，從而產(chǎn)生更為致密的分子結(jié)構(gòu)，但隨之也會帶來水凝膠的力學(xué)強度偏低、吸水率不高的問題。
3、高吸收性水凝膠在醫(yī)藥領(lǐng)域常被用作胃腸道的填充劑，服用后可以吸收體液而膨脹，占據(jù)胃腸道容積，產(chǎn)生飽腹感。然而，目前市面用于胃填充劑的水凝膠多為纖維素類多糖產(chǎn)品，不可被人體吸收，且在胃腸道中膨脹后會降低人體的攝食量，長期服用可能會導(dǎo)致營養(yǎng)不良。
4、因此，需要開發(fā)一種既有飽腹感，又可以為機體提供能量的新型水凝膠產(chǎn)品。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種高吸收性水凝膠及其制備方法與應(yīng)用，采用重組膠原蛋白/肽類化合物和羧甲基纖維素鈉作為原料，在一定溫度下發(fā)生化學(xué)交聯(lián)反應(yīng)形成松散的聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使得到的水凝膠具有較高的溶脹率，在提供飽腹感的同時還可以為人體提供能量。
2、為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了以下技術(shù)方案：
3、本發(fā)明的技術(shù)方案之一：
4、一種高吸收性水凝膠的制備方法，以重組膠原蛋白或肽類化合物為交聯(lián)劑，與羧甲基纖維素鈉交聯(lián)反應(yīng)制備得到，包括以下步驟：
5、將交聯(lián)劑溶于水中，得到溶液i；
6、將羧甲基纖維素鈉加入所述溶液i中，得到溶液ii；
7、將所述溶液ii干燥后粉碎成顆粒，之后加熱進行酯化交聯(lián)反應(yīng)，得到所述高吸收性水凝膠。
8、重組膠原蛋白是發(fā)現(xiàn)最早、含量最豐富的一類細(xì)胞外基質(zhì)蛋白，在人與動物體的皮膚、肌肉、骨骼及內(nèi)臟中廣泛存在。膠原蛋白因其具有優(yōu)異的理化性質(zhì)、生物學(xué)功效性和生物相容性、可生物降解等特性，使其在食品、化妝品、營養(yǎng)保健品等領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。根據(jù)來源，膠原蛋白大致分為動物源膠原蛋白和重組膠原蛋白。動物膠原存在的潛在致病風(fēng)險及免疫原性，隨著合成生物學(xué)的發(fā)展，重組膠原蛋白在市場的占比不斷增加。同時，蛋白質(zhì)的水解產(chǎn)物寡肽(肽鏈上氨基酸數(shù)目在10個以內(nèi))或多肽(肽鏈上氨基酸數(shù)目在10～50個)也可以作為長鏈交聯(lián)劑，用以制備高吸收性水凝膠。
9、本發(fā)明采用具有長鏈的重組膠原蛋白或肽類化合物作為交聯(lián)劑，因為此類交聯(lián)劑鏈長度較長，當(dāng)交聯(lián)劑與羧甲基纖維素鈉中多糖鏈交聯(lián)后，另一端可活動的范圍較大，會更有可能與更多的多糖鏈交聯(lián)，增加分子間的交聯(lián)，同時交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)更為松散，孔隙增大可以容納更多的水分子，從而提高吸水倍率。
10、進一步地，所述溶液i中交聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為1-6％。
11、進一步地，所述溶液ii中羧甲基纖維素鈉的質(zhì)量濃度為6-10％。
12、進一步地，所述重組膠原蛋白選自ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型、ⅴ型、ⅳ型和ⅹⅶ型中的一種或幾種。
13、進一步地，所述肽類化合物選自寡肽或多肽中的一種或幾種。
14、進一步地，所述干燥的溫度為40-60℃，時間為24-120h，優(yōu)選為48-72h。
15、進一步地，所述酯化交聯(lián)反應(yīng)的溫度為100-150℃，時間為1-24h，優(yōu)選為3-8h。
16、進一步地，所述顆粒的粒徑為0.05-5mm，優(yōu)選0.1-1mm。
17、本發(fā)明的技術(shù)方案之二：
18、一種高吸收性水凝膠，根據(jù)上述制備方法制備得到。
19、本發(fā)明的技術(shù)方案之三：
20、所述的高吸收性水凝膠在制備用于治療超重或肥胖的藥物中的應(yīng)用。
21、本發(fā)明的技術(shù)方案之四：
22、所述的高吸收性水凝膠在制備用于治療睡眠呼吸暫停的藥物中的應(yīng)用。
23、本發(fā)明的技術(shù)方案之五：
24、所述的高吸收性水凝膠在制備用于治療糖尿病的藥物中的應(yīng)用。
25、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點和技術(shù)效果：
26、(1)本發(fā)明以重組膠原蛋白或肽類化合物為交聯(lián)劑，該交聯(lián)劑的主鏈兩端和側(cè)鏈含有豐富的羧基、氨基基團，可以與羧甲基纖維素鈉中多糖鏈反應(yīng)，生成松散的聚合物網(wǎng)絡(luò)，提高吸水倍率，另一方面，重組膠原蛋白或肽類化合物的添加也可以作為一種能量物質(zhì)，為機體提供能量，防止長期減少食物的攝取造成的營養(yǎng)不良。
27、(2)本發(fā)明首次提出將重組膠原蛋白/肽類化合物交聯(lián)羧甲基纖維素鈉制得水凝膠，制備方法簡單，安全無毒，食用本發(fā)明的水凝膠后既有飽腹感，又可以為機體提供能量，拓寬了胃腸道填充劑的選擇。
1.一種高吸收性水凝膠的制備方法，其特征在于，以重組膠原蛋白或肽類化合物為交聯(lián)劑，與羧甲基纖維素鈉交聯(lián)反應(yīng)制備得到，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸收性水凝膠的制備方法，其特征在于，所述溶液i中交聯(lián)劑的質(zhì)量濃度為1-6％；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸收性水凝膠的制備方法，其特征在于，所述重組膠原蛋白選自ⅰ型、ⅱ型、ⅲ型、ⅴ型、ⅳ型和ⅹⅶ型中的一種或幾種；
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸收性水凝膠的制備方法，其特征在于，所述干燥的溫度為40-60℃，時間為24-120h；
5.據(jù)權(quán)利要求1所述的高吸收性水凝膠的制備方法，其特征在于，所述顆粒的粒徑為0.05-5mm。
6.一種高吸收性水凝膠，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-5任一項所述制備方法制備得到。
7.如權(quán)利要求6所述的高吸收性水凝膠在制備用于治療超重或肥胖的藥物中的應(yīng)用。
8.如權(quán)利要求6所述的高吸收性水凝膠在制備用于治療睡眠呼吸暫停的藥物中的應(yīng)用。
9.如權(quán)利要求6所述的高吸收性水凝膠在制備用于治療糖尿病的藥物中的應(yīng)用。