羧甲基壳聚糖与明胶共混膜的制备及其性能的研究

１前言

明胶是一种热水可溶的多肽混合物，在体内

降解速度快，且与生物组织具有良好的亲和性，因而在医学领域常被应用于制造伤口包扎材料、止血材料和人造皮肤等

［１］

。纯明胶膜存在质脆、易溶于

水、易变质等缺点，大大限制了其应用范围。通常采用交联的方法对明胶膜进行改性以提高其机械性能。明胶交联的方法及交联剂有很多种，一般采用醛类作为交联剂对明胶膜进行改性。改性后明胶膜的机械性能会有一定程度的提高，但是交联剂可能留有部分残余，由于其对人体有毒性，因此不能大量用于明胶膜改性。生物材料共混改性也是明胶膜改性的一个重要手段，在提高明胶膜机械性能的同时又赋予其新的生物特性，常用于改性的生物高分子主要有壳聚糖

［２］

、聚乳酸

［３］

、海藻酸

［４］

和丝素

［５］

等。羧甲基壳聚糖（ＣＭ－ｃｈ）是壳聚糖的一种重要衍生物，具有止血、杀菌、抗炎、吸附重金属

［６］

、促进伤口愈合等作用。作为高分子多糖，ＣＭ－

ｃｈ具有优越的成膜性，被广泛应用于药物缓释载体。研究表明：由于ＣＭ－ｃｈ上所含的ＣＯＯ－降低了

ＮＨ３＋的电荷密度，使得ＣＭ－ｃｈ的细胞毒性降低，具有比壳聚糖更好的细胞相容性；并且由于ＣＭ－

ｃｈ溶于水，扩展了壳聚糖类改性明胶膜的应用范围。本文使用对人体毒性较小的戊二醛作为交联剂，通过共混的方法制备出ＣＭ－ｃｈ明胶共混膜，对共混膜的断裂强度、断裂伸长率、吸水率和溶出率进行了测试，并通过扫描电镜等测试手段对改性膜进行了表征，为其作为药物缓释材料提供了实验基础。

２实验部分

２．１实验试剂

明胶，医药级；羧甲基壳聚糖，医药级；甘

油，分析纯；戊二醛水溶液，自制，质量百分比浓度０．０１％；磷酸二氢钾，分析纯；磷酸氢二钾，分析纯。

２．２实验步骤２．２．１刮膜棒的设计

准备两根（!＝１．４ｃｍ）

钢棒，将钢棒两端车

出高度分别为０．５ｍｍ、１ｍｍ的凸起，备用。

收稿日期：２００５－１０－１４

作者简介：白立峰（１９７６￣），男，河北邢台人，博士生在读，纺织材料与纺织品设计专业。

羧甲基壳聚糖与明胶共混膜的制备及其性能的研究

白立峰，齐鲁，刘小杰

（天津工业大学生物与纺织材料研究所改性与功能纤维重点实验室，天津３００１６０）

摘要：制备出羧甲基壳聚糖（ＣＭ－ｃｈ）／明胶共混膜，研究了ＣＭ－ｃｈ、交联剂等对共混膜的断裂强度、

断裂伸长率、溶出率、吸水率等的影响，并通过ＤＳＣ、扫描电镜等测试手段对共混膜进行了表征。结果表明：ＣＭ－ｃｈ的加入降低了明胶膜的结晶度，断裂伸长率增大明显，由３８％增至７６％，且随着

ＣＭ－ｃｈ含量的增加，膜的吸水率和溶出率均有所增大；交联剂的加入能有效地改善共混膜的机械性能，

而随交联剂浓度的提高，膜的吸水率和溶出率均有所降低。截面的电镜照片表明这两种生物材料有很好的相容性。

关键字：明胶；羧甲基壳聚糖；共混膜；机械性能；交联剂中图分类号：ＴＱ３４１．９

文献标识码：Ａ

文章编号：１００１－７０５４（２００５）１１－０００６－０４

研究论文

ＦｉｂｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ

２．２．２水平面的设计

把一水平仪放在大理石板上，大理石下方有一个固定垫脚和两个可调垫脚，利用板下两个可调垫脚来调节水平面，备用。

２．２．３膜的制备

称取一定量的明胶、羧甲基壳聚糖、甘油置于烧杯中，加入一定量的缓冲溶液，在常温下溶胀１ｈ后放入恒温水浴槽中，于６０℃下溶解。然后加入一定量的交联剂缓冲溶液，经充分搅拌、静止脱泡后在室温下匀速刮膜，充分干燥，缓慢揭膜。２．２．４膜的厚度测试

每张膜用螺旋测微仪随机测量６个数据，取平均值得膜厚。

２．２．５膜的断裂强度和断裂伸长率测试

取制备好的厚度相近的膜（０．１ｍｍ），用裁样刀裁成长条形试样，每一种试样的数量为５个，宽为４ｍｍ，工作部分长度为５０ｍｍ（参照国家标准ＧＢ５２８—１９７６）。在织物拉伸强力仪上定速拉伸，拉伸速度为１００ｍｍ／ｍｉｎ。可以测得材料的断裂强力、断裂伸长率等指标。

断裂强度的计算：

Ｌ＝Ｐ／（Ａ×Ｂ）（１）式中：Ｌ为断裂强度（Ｎ／ｃｍ２）；Ｐ为断裂强力（Ｎ）；Ａ为试样的厚度（ｃｍ）；Ｂ为试样的宽度（ｃｍ）。２．２．６膜的溶胀性能测试

膜切成正方形试样（１．２ｃｍ×１．２ｃｍ）置于一定量的磷酸缓冲液（ｐＨ＝７）中，在室温下浸泡一定时间后取出，用滤纸吸干表面的液体，然后立即称重。溶胀性能用吸水率Ｓ来表示：

Ｓ＝（ｍ０－ｍ）／ｍ×１００％（２）式中：ｍ０和ｍ分别代表溶胀后及溶胀前膜的质量；Ｓ为吸水率。

２．２．７膜的溶出性能测试

在室温下将膜切成正方形试样（１．２ｃｍ×１．２ｃｍ）置于盛有一定量的磷酸缓冲液的表面皿中，一定时间后取出，烘干后称重。溶出特性用其质量的损失Ｘ来表征，公式如下：

Ｘ＝（ｍ－ｍ０）／ｍ×１００％（３）式中：ｍ０是指膜在磷酸盐缓冲液中降解后的质量，ｍ是降解前膜的质量；Ｘ为溶出率。

２．２．８膜的ＤＳＣ分析

将样品放入Ｐｅｒｋｉｎ－ＥｌｍｅｒＤＳＣ－７型差示扫描量热仪的样品盘中，以１０℃／ｍｉｎ的升温速率从室温升至２２０℃对样品进行检测。

２．２．９膜的电镜观察

使用荷兰ＦＥＩ公司的Ｑｕａｎｔａ－２００型扫描电子显微镜对样品膜的横截面进行观察并照相，以获得膜的形态结构。

３结果与讨论

３．１ＣＭ－ｃｈ、交联剂含量对膜机械性能的影响３．１．１ＣＭ－ｃｈ含量对膜机械性能的影响

固定除ＣＭ－ｃｈ外其他组分的含量（不含交联剂），测定ＣＭ－ｃｈ含量对膜机械性能的影响，示于图１。从图１中可以看出：随ＣＭ－ｃｈ含量的增加，膜的断裂强度有所减小，由３０．７Ｎ／ｃｍ２降至２５．４Ｎ／ｃｍ２；断裂伸长率增大明显，由３８％增至７６％。ＣＭ－ｃｈ的加入降低了明胶的结晶性和明胶膜的脆性，使得膜的断裂伸长率提高。因为ＣＭ－ｃｈ与明胶的蛋白质分子之间可能存在氢键作用和交织作用，故材料的断裂强度降低不大，从而改善了明胶膜的机械性能。

图１ＣＭ－ｃｈ含量对膜机械性能的影响３．１．２交联剂含量对膜机械性能的影响

固定除交联剂外其他组分的含量（不含ＣＭ－ｃｈ），测定交联剂对膜机械性能的影响曲线，示于图２。从图２中可以看出：随着交联剂浓度的上升，膜的断裂强度迅速增大，由２２Ｎ／ｃｍ２增至２９Ｎ／ｃｍ２；断裂伸长率急剧下降，由１１３％降至７８％。但当戊二醛到达一定浓度之后，随着浓度的增加，断裂强度增大趋于平缓由２９Ｎ／ｃｍ２趋于３１Ｎ／ｃｍ２；断裂伸长率也趋于缓和，由７８％趋于７１％。戊二醛中的醛基（－ＣＨＯ）与明胶中的氨基

研究论文

ＦｉｂｅｒＲｅｓｅａｒｃｈ