Способ получения гидрогелеобразователя из хитозана

 

Предложен способ получения гидрогелеобразователя из хитозана путем проведения реакции хитозана с глутаровым альдегидом в ацетатном буфере при pH 3,5 - 5,5, ионной силе раствора 0,1 - 0,5 и молярном соотношении глутаровый альдегид : хитозан 1 : 6 - 15 с последующим восстановлением продукта реакции борогидридом натрия, выделением гидрогелеобразователя фильтрованием, промывкой и сушкой. Продукт бесцветен и образует с водой высоковязкие гидрогели при концентрациях ниже 0,15%. Полученный гидрогелеобразователь может быть использован в пищевой, косметической, медицинской и иных отраслях промышленности.

Изобретение относится к химической технологии, конкретно к способу получения гидрогелеобразователя из хитозана, а именно к способу поперечной сшивки макромолекул хитозана с получением высокоэффективного гелеобразователя, и может быть использовано для получения высоковязких гидрогелей с содержанием воды до 99,85% и выше, применяемых в пищевой, косметической и других отраслях промышленности.

Известен способ получения сшитых гелей на основе хитозана путем взаимодействия хитозана в растворе с диальдегидом с последующим восстановлением борогидридом натрия /1/. Известны способы получения хитозановых гелей путем сшивания молекул хитозана глутаровым альдегидом /2, 3/.

Ближайшим известным решением аналогичной задачи является способ получения гидрогелеобразователя из хитозана реакцией последнего с глутаровым альдегидом с последующим восстановлением в среде электролита NaF, NaBr или NaSCN /4/.

Однако во всех вышеперечисленных работах лишь констатируется образование в различных условиях темно-коричневых студнеобразных веществ и не предпринимается даже попыток выделить из получаемых смесей очищенного, устойчивого хитозанового продукта, способного давать гидрогели при смешивании с водой, то есть вне процесса реакции хитозана с глутаровым альдегидом.

Целью настоящего изобретения является получение высокоэффективного бесцветного хитозанового гелеобразователя в сухом виде, способного давать гидрогели при смешивании с водой, то есть вне процесса реакции хитозана с глутаровым альдегидом.

Для достижения поставленной цели предложен настоящий способ получения гидрогелеобразователя из хитозана путем проведения реакции хитозана с глутаровым альдегидом в ацетатном буфере при pH 3,5 5,5, ионной силе раствора 0,1 0,5 и молярном соотношении глутарового альдегида и хитозана, равном 1 6 15, восстановления продукта реакции борогидридом натрия с последующим выделением гидрогелеобразователя фильтрованием, промывкой и сушкой.

Отличительными признаками настоящего способа являются проведение реакции хитозана с глутаровым альдегидом в указанных выше условиях, восстановление продукта реакции борогидридом натрия и выделение гидрогелеобразователя в сухом виде в результате фильтрования, промывки и сушки.

Предлагаемый способ позволяет получать высокоэффективный хитозановый гидрогелеобразователь без применения специального оборудования за счет того, что в реакцию с глутаровым альдегидом при комнатной температуре вводится раствор хитозана в ацетатном буфере при pH 3,5 5,5, ионной силе раствора 0,1 0,5 и молярном соотношении глутаровый альдегид хитозан 1 6 15. Образующийся за 2 4 часа прозрачный бесцветный гидрогель обрабатывают раствором борогидрида натрия с последующим выделением сухого гидрогелеобразователя фильтрованием, промывкой и сушкой. Полученный продукт образует в воде при концентрации 0,15% и менее высоковязкие гидрогели с динамической вязкостью 15 25 П.

Предлагаемые в изобретении условия реакции глутарового альдегида с хитозаном исключают образование интенсивно окрашенных соединений, обсуждаемое в аналогах, и позволяют получать чистый бесцветный продукт, что является условием его применения в косметике, медицине и пищевой промышленности.

Предлагаемый способ получения гидрогелеобразователя на основе хитозана позволяет производить гели более дешевые и эффективные, чем повсеместно применяемые в настоящее время пектиновые или полиакриламидные.

Нижеследующие примеры иллюстрируют настоящее изобретение.

Пример 1. В стеклянный стакан емкостью 2 л помещают 8,5 г (45,33 ммоль в пересчете на 100%-ную степень дезацетилирования) хитозана (влажность 8% молекулярная масса 500000 1000000, степень дезацетилирования 73% получен из панциря камчатского краба), добавляют 715 мл воды и 60 мл 100%-ной уксусной кислоты, перемешивают до полного растворения (2 2,5 часа), вводят 10,9 г тригидрата ацетата натрия, после растворения которого к смеси прибавляют 3,02 мл 25%-ного раствора (7,555 ммоль) глутарового альдегида в воде. После указанных процедур в растворе при молярном соотношении глутаровый альдегид хитозан 1 6 pH составляет 3,5, а ионная сила 0,1. Смесь интенсивно перемешивают 20 30 мин и оставляют на 5 часов при комнатной температуре. К образовавшейся студнеобразной массе добавляют 600 мл воды, интенсивно перемешивают до полной гомогенизации и полученный гель восстанавливают раствором 10 г борогидрида натрия в 500 мл воды в течение 3 часов. Осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат в вакууме при 40 50^oС и получают сухой бесцветный гелеобразователь с количественным выходом. Приготовленный из него 0,15%-ный гидрогель полностью гомогенен и имеет динамическую вязкость 16 П.

Пример 2. В стеклянный стакан емкостью 2 л помещают 8,5 г (46,31 ммоль в пересчете а 100%-ную степень дезацетилирования) хитозана (влажность 10% молекулярная масса 350000 700000, степень дезацетилирования 90% получен из панциря краба-стригуна), добавляют 730 мл воды и 3,66 мл 100%-ной уксусной кислоты, перемешают до полного растворения (16 20 часов), вводят 54,4 г тригидрата ацетата натрия, после растворения которого к смеси прибавляют 1,235 мл 25%-ного раствора (3,087 ммоль) глутарового альдегида в воде. После указанных процедур в растворе при молярном соотношении глутаровый альдегид хитозан 1 15 pH составляет 5,5, а ионная сила 0,5. Смесь интенсивно перемешивают 20 30 мин и оставляют на 5 часов при комнатной температуре. К образовавшейся студнеобразной массе добавляют 600 мл воды, интенсивно перемешивают до полной гомогенизации и полученный гель восстанавливают раствором 10 г борогидрида натрия в 500 мл воды в течение 3 часов. Осадок отфильтровывают, промывают водой, сушат в вакууме при 40 50^oС и получают сухой бесцветный гелеобразователь с количественным выходом. Приготовленный из него 0,12%-ный гидрогель полностью гомогенен и имеет динамическую вязкость 22 П.

Источники информации, принятые во внимание при составлении заявки.

1. Masri M. Chemical modifications unsoluble polymers, Polymer. Prepr. 1975, т. 16, N 2, с. 70.

2. R. A.A. Muzzarelly, G.Barontini, R.Rocehetti. Cross-linked modification of chitosan with glutaraldehyde, Biotechnol. Bioeng. 18, 1445, 1976.

3. G.K.Moore, G.A.F.Roberts. The study of chitosan gelation by its reaction with glutaraldehyde, Int. J. Biol. Macromol. 2, 78, 1980.

2 4. G. A. F.Roberts, K.E.Taylor. The formation of gels by reaction of chitosan with glutaraldehyde, Macromol. Chem. 190, 951, 1989.

Формула изобретения

Способ получения гидрогелеобразователя из хитозана реакцией последнего с глутаровым альдегидом с последующим восстановлением, отличающийся тем, что реакцию хитозана с глутаровым альдегидом проводят в ацетатном буфере при pH 3,5 5,5, ионной силе раствора 0,1 0,5 и молярном соотношении глутаровый альдегид хитозан 1 6 15, продукт реакции восстанавливают борогидридом натрия с последующим выделением гидрогелеобразователя фильтрованием, промывкой и сушкой.