水基分散体系
阅读说明：本技术 水基分散体系 (Aqueous dispersion ) 是由 全丹毅 杨清林 周亚涵 于 2021-10-13 设计创作，主要内容包括：本发明涉及材料领域,具体涉及一种粘多糖水基分散体系,用于获得该粘多糖水基分散体系的组合物,以及含有该粘多糖水基分散体系的复合高分子膜。所述组合物包括粘多糖组分和分散系组分,其中粘多糖组分包括A类粘多糖和B类粘多糖,所述A类粘多糖的性质包括：分子量为1500KDa-8000KDa；所述B类粘多糖的性质包括：分子量为0.5KDa-800KDa；所述A类粘多糖和所述B类粘多糖的重量比为1：(0.2-20)。本发明的组合物所得的粘多糖水基分散体系更加均匀稳定、粘性更低,能够与高分子膜有更好的相容性,所得的复合高分子膜具有更高的应用价值。(The invention relates to the field of materials, in particular to a mucopolysaccharide water-based dispersion system, a composition for obtaining the mucopolysaccharide water-based dispersion system and a composite polymer film containing the mucopolysaccharide water-based dispersion system. The composition comprises a mucopolysaccharide component and a dispersion component, wherein the mucopolysaccharide component comprises a group A mucopolysaccharide and a group B mucopolysaccharide, and the properties of the group A mucopolysaccharide comprise: the molecular weight is 1500KDa-8000 KDa; the properties of the group B mucopolysaccharides include: the molecular weight is 0.5KDa-800 KDa; the weight ratio of the A-type mucopolysaccharide to the B-type mucopolysaccharide is 1: (0.2-20). The mucopolysaccharide water-based dispersion system obtained by the composition is more uniform and stable, has lower viscosity, can have better compatibility with a polymer film, and the obtained composite polymer film has higher application value.)
技术领域
本发明涉及材料领域，具体涉及一种粘多糖水基分散体系，用于获得该粘多糖水基分散体系的组合物，以及含有该粘多糖水基分散体系的复合高分子膜。
背景技术
水基分散体系是介于溶剂与凝胶之间的一种分散半固体多相体系，可以形成具有一定流变性的凝聚态。因具有良好的生物相容性，多被用于医疗卫生等民生领域。
粘多糖是蛋白聚糖大分子中聚糖部分的总称。由糖胺的二糖重复单位组成，二糖单位中通常有一个是含氨基的糖，另一个常常是糖醛酸，并且糖基的羟基常常被硫酸酯化。粘多糖可分为硫酸软骨素、硫酸皮肤素、硫酸角质素、透明质酸、肝素及硫酸乙酰肝素等类别。随着化学研究与发展的不断深入，发现粘多糖具有多种多样的功能，在生命现象中参与了细胞的各种活动，是一种存在于人体内的天然生化物质，因此，具有良好的生物相容性和安全性。
粘多糖的水基分散体系的一个重要的应用方式是铺展在高分子膜的表面，作为润滑剂和润湿剂或者作为载药体系，以使得这种铺展有粘多糖水基分散体系的高分子膜在生活和医疗中的应用更加有效和舒适，例如被应用于抗凝血、降血脂、抗病毒、抗肿瘤及抗放射等等多个领域。
但是，由于粘多糖自身性质的影响，这种铺展有粘多糖水基分散体系的高分子膜存在一些缺陷，例如：粘多糖在分散介质中难以均匀分散，而且导致其性能下降；高粘性的粘多糖水基分散体系不稳定，与高分子膜相容性差，不易分散，从而限制了其在各领域的应用。
因此，发明一种更适合配合高分子膜使用的粘多糖水基分散体系是非常重要的。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术所存在的上述问题，提供一种粘多糖水基分散体系，用于获得该粘多糖水基分散体系的组合物，以及含有该粘多糖水基分散体系的复合高分子膜。本发明的组合物所得的粘多糖水基分散体系更加均匀稳定、粘性更低，能够与高分子膜有更好的相容性，所得的复合高分子膜具有更高的应用价值。
为了实现上述目的，本发明第一方面提供了一种粘多糖水基分散体系的组合物，该组合物包括粘多糖组分和分散系组分，其中粘多糖组分包括A类粘多糖和B类粘多糖，所述A类粘多糖的性质包括：分子量为1500KDa-8000KDa；所述B类粘多糖的性质包括：分子量为0.5KDa-1499KDa；且所述A类粘多糖与所述B类粘多糖的分子量之差不小于300KDa；所述A类粘多糖和所述B类粘多糖的重量比为1：(0.2-20)。
本发明的发明人还发现，粘多糖的选择对形成分散性、稳定性和高分子膜相容性均较好的粘多糖水基分散体系也是非常重要的。本发明的发明人经过深入研究后发现，通过将不同的特定粘多糖按照特定比例进行配合，能够有效提高上述三性。
优选地，所述A类粘多糖和所述B类粘多糖的重量比为1：(3-20)，更优选为1：(5-12)。
优选地，所述A类粘多糖与所述B类粘多糖的分子量之差不小于400KDa。
在本发明中，所述A类粘多糖和所述B类粘多糖的化合物可以是相同的或不同的。换句话说，所述A类粘多糖和所述B类粘多糖不以种类作为区分，而是以上述性质为区分，例如分别为分子量不同的透明质酸钠。
优选地，所述A类粘多糖和所述B类粘多糖各自独立地选自透明质酸钠、硫酸软骨素、软骨素、肝素和硫酸角质素中的一种或多种。
优选地，所述A类粘多糖为分子量包括分子量为1600KDa-2500KDa的透明质酸钠和/或分子量为4000KDa-7000 KDa的肝素。
根据一种优选的
具体实施方式
，所述A类粘多糖由分子量为1600KDa-2500KDa的透明质酸和分子量为4000KDa-7000 KDa的肝素以重量比1：(0.3-0.8)组成。
优选地，所述B类粘多糖选自分子量为20KDa-50KDa的硫酸软骨素、分子量为100KDa-1400 KDa(更优选为600KDa-1350KDa)的透明质酸钠和分子量为150KDa-550KDa(更优选为200KDa-350KDa)的肝素中的一种或多种。
更优选地，所述B类粘多糖至少包括分子量为20KDa-50KDa的硫酸软骨素。
根据一种优选的具体实施方式，所述B类粘多糖由分子量为20KDa-50KDa的硫酸软骨素与分子量为100KDa-1400 KDa(更优选为600KDa-1350KDa)的透明质酸钠和/或分子量为150KDa-550KDa(更优选为200KDa-350KDa)的肝素以重量比1：(0.1-0.5)组成。
所述粘多糖组分和所述分散系组分的重量比可以根据需要进行调整，例如所述分散系组分的重量为所述粘多糖组分的重量的40-200倍，优选为50-100倍，更优选为60-80倍。
所述分散系组分可以为本领域常规的用于分散粘多糖的水基体系。
本发明的发明人发现，控制水基分散体系中亲水基团和疏水基团的种类和配比对提高粘多糖的分散性、稳定性和高分子膜相容性这三性是非常重要的。通过前述配比能够实现较好的分散性、稳定性和高分子膜相容性。
所述分散系组分中含有亲水基团和疏水基团，所述亲水基团和所述疏水基团可以由同一种化合物或不同种化合物提供。
优选地，所述亲水基团选自羟基，羧酸基、磺酸基、硫酸基、磷酸基和氨基中的一种或多种。
优选地，所述疏水基团选自烷基、芳香基和芳烷基中的一种或多种。
本发明优选地使用能够同时提供亲水基团和疏水基团的化合物构成分散系组分，例如选自多元醇。优选地，所述分散系组分选自甘油、山梨糖醇、甘露醇、丙二醇、二丙二醇、双甘油、乙二醇、丁二醇、异戊二醇、戊二醇和己二醇中的一种或多种。
本发明的发明人进一步研究发现了能够产生较好协同作用的物质组合，优选地，所述分散系组分包括甘油、山梨糖醇和二元醇以重量比1：(0.1-1)：(0.05-1)的组合，更优选为1：(0.25-0.6)：(0.1-0.5)，进一步优选为1：(0.35-0.45)：(0.2-0.35)。所述二元醇选自乙二醇、丙二醇、丁二醇、异戊二醇、戊二醇和己二醇中的一种或多种。
本发明的优选的组合方式能够实现亲水基团和疏水基团的种类和配比均在优选的范围内，从而能够更加适合用在与高分子膜的配合中，与高分子膜的亲和性更好，铺展更加均匀稳定。
本发明第一方面请求保护的是一种组合物，其中各个成分可以是单独存放的，或者几个成分为一组混合存放。可以理解的是，出于储存、运输和销售的便利，该组合物中可以不包括水。购买者在制备粘多糖水基分散体系时自行加入水即可。
根据一种具体的实施方式，所述组合物还包括水。优选地，以所述组合物的总重量为基准，所述粘多糖组分的含量为0.05-5重量％，所述分散系组分的含量为30-75重量％，水的含量为20-69.95重量％；更优选地，以所述组合物的总重量为基准，所述粘多糖组分的含量为0.1-2重量％，所述分散系组分的含量为40-65重量％，水的含量为33-59.9重量％；进一步优选地，以所述组合物的总重量为基准，所述粘多糖组分的含量为0.5-1重量％，所述分散系组分的含量为45-55重量％，水的含量为44-54.5重量％。
所述水优选为去离子水。
所述组合物中还可以含有本领域中常规的辅料，例如pH调节剂、分散剂、乳化剂、硅油及改性硅油、精油、抗氧剂、金属螯合剂等中的一种或多种。
根据一种具体实施方式，所述组合物中还含有pH调节剂，所述pH调节剂的用量使得所制得的粘多糖水基分散体系的pH值在一定范围内(见本发明第二方面中的记载)。
所述pH调节剂例如可以选自乳酸、醋酸和枸橼酸中的一种或多种。
根据需要，所述组合物中还可以含有药物。药物的选择和含量根据具体的需求来进行选择。
本发明第二方面提供了一种粘多糖水基分散体系，该粘多糖水基分散体系中含有本发明第一方面所述的组合物，或者由所述组合物制备得到。
本发明第二方面的粘多糖水基分散体系可以通过将第一方面所述的组合物简单混合得到(当组合物中不含有水时，格外添加水)。
优选地，所述粘多糖水基分散体系的表面张力为35-120mN·m-1，更优选为40-70mN·m-1。
根据一种优选的具体实施方式，以第一方面所述的组合物为原料，本发明第二方面的粘多糖水基分散体系通过包括以下步骤的方法制备得到：
(1)将A类粘多糖与30-70％的分散系组分以及水混合得到第一物料；
(2)将B类粘多糖与剩余的分散系组分混合得到第二物料；
(3)将第一物料与第二物料混合，并加入pH调节剂使得液体的pH为4-6。
在步骤(1)-(3)中的混合均采用常规的搅拌方式即可，混合直至物料充分分散均匀即可。例如，步骤(1)中混合搅拌1-3h；步骤(2)中混合搅拌0.5-2h。
在步骤(3)中，优选地，直至pH为4.8-5.8。
在本发明中，优选地，在调节pH之后，还包括静置除气泡的步骤。静置的时间例如为1-4h。
通过上述方法，即得到本发明第二方面所述的粘多糖水基分散体系。
本发明第三方面提供了一种复合高分子膜，该复合高分子膜包括高分子膜和铺展于其上的粘多糖水基分散体系，所述粘多糖水基分散体系为第二方面所述的粘多糖水基分散体系。
优选地，所述高分子膜选自离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、乳胶膜、药物释放缓释膜和分割作用保护膜中的一种或多种。
本发明的粘多糖水基分散体系能够与高分子膜具有很好的相容性，能够在高分子膜上铺展一层均匀稳定的液膜层，具有很好的应用效果。
通过上述技术方案，本发明与现有技术相比至少具有以下优势：
(1)本发明的粘多糖水基分散体系能够使粘性处于较低水平；
(2)本发明的粘多糖水基分散体系中粘多糖的分散更加均匀，更加稳定；
(3)本发明的粘多糖水基分散体系与高分子膜有更好的相容性，在高分子膜表面更容易铺展开，润湿均匀但不易于透过高分子膜；
(4)本发明的复合高分子膜作用于人体皮肤或粘膜上时能够在不小于20min内保持湿润的状态。
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
具体实施方式
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。本发明所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在以下实施例中，没有特别说明的情况下，所用的成分均为商购的分析纯。1重量份代表1mg。
实施例1
(1)准备组合物
1-粘多糖组分，共1重量份，包括：
A类粘多糖：0.07重量份的透明质酸钠(重均分子量为1800KDa)和0.03重量份的肝素(重均分子量为5000KDa)；
B类粘多糖：0.70重量份的硫酸软骨素(重均分子量为250KDa)和0.20重量份的肝素(重均分子量为320KDa)；
2-分散系组分，共70重量份，包括：
甘油：42重量份；
山梨糖醇：17重量份；
二元醇：己二醇，12重量份；
3-去离子水，用量使得粘多糖的含量占所得粘多糖水基分散体系产品的0.7重量％；
4-pH调节剂，乳酸。
(2)制备粘多糖水基分散体系
1-将A类粘多糖与甘油预混，搅拌均匀后，加入去离子水搅拌2h；
2-待溶液透明后，再加入山梨糖醇、二元醇搅拌1h；
3-搅拌结束后加入pH调节剂乳酸，调节pH至5.5；
4-静置除去气泡；
得到澄清透明液体，即为粘多糖水基分散体系产品。
实施例2
(1)准备组合物
1-粘多糖组分，共1重量份，包括：
A类粘多糖：0.1重量份的透明质酸钠(重均分子量为2000KDa)和0.07重量份的肝素(重均分子量为6500KDa)；
B类粘多糖：0.83重量份的硫酸软骨素(重均分子量为50KDa)；
2-分散系组分，共60重量份，包括：
甘油：35重量份；
山梨糖醇：12重量份；
二元醇：丁二醇，12重量份；
3-去离子水，用量使得粘多糖的含量占所得粘多糖水基分散体系产品的1重量％；
4-pH调节剂，乳酸。
(2)制备粘多糖水基分散体系
参照实施例1的制备过程进行。
得到粘多糖水基分散体系产品。
实施例3
(1)准备组合物
1-粘多糖组分，共1重量份，包括：
A类粘多糖：0.08重量份的透明质酸钠(重均分子量为2500KDa)；
B类粘多糖：0.8重量份的硫酸软骨素(重均分子量为25KDa)和0.12重量份的透明质酸钠(重均分子量为1300KDa)；
2-分散系组分，共80重量份，包括：
甘油：48重量份；
山梨糖醇：22重量份；
二元醇：戊二醇，10重量份；
3-去离子水，用量使得粘多糖的含量占所得粘多糖水基分散体系产品的0.5重量％；
4-pH调节剂，乳酸。
(2)制备粘多糖水基分散体系
参照实施例1的制备过程进行。
得到粘多糖水基分散体系产品。
实施例4组
本组实施例用于说明粘多糖组分的影响。
本组实施例按照实施例1的组合物和方法进行，所不同的是，分别改变粘多糖组分的成分和/或含量。具体地：
实施例4a：改变两类粘多糖的配比并保持成分不变，具体地，A类粘多糖0.5重量份，B类粘多糖0.5重量份；
实施例4b：A类粘多糖：0.1重量份的透明质酸钠(重均分子量为6000KDa)；B类粘多糖：0.90重量份的肝素(重均分子量为750KDa)。
分别得到最终的粘多糖水基分散体系产品。
实施例5组
本组实施例用于说明分散系组分的影响。
本组实施例按照实施例1的组合物和方法进行，所不同的是，分别改变分散系组分的成分和/或含量。具体地：
实施例5a：改变三成分配比，具体地，甘油24重量份，山梨糖醇23重量份，己二醇23重量份；
实施例5b：改为二元组分并保持总重量不变，具体地，甘油35重量份，己二醇35重量份；
实施例5c：改变三成分的具体选择并保持总重量不变，具体地，三酸甘油酯24重量份，麦芽糖醇23重量份，乙二醇23重量份。
分别得到最终的粘多糖水基分散体系产品。
实施例6
本组实施例按照实施例1的组合物和方法进行，所不同的是，改变去离子水的用量，使得粘多糖的含量占所得粘多糖水基分散体系产品的3重量％。
最终得到粘多糖水基分散体系产品。
对比例1
按照实施例1进行，所不同的是，使用单一成分的粘多糖，1重量份，透明质酸钠，重均分子量为1800KDa。
最终得到粘多糖水基分散体系产品。
对比例2
按照实施例1进行，所不同的是，改变粘多糖的性质，具体地：
粘多糖由0.10重量份的透明质酸钠(重均分子量为600KDa)与0.90重量份的肝素(重均分子量为5000KDa)组成。
最终得到粘多糖水基分散体系产品。
测试例
将实施例和对比例所得的试剂分别进行以下测试：
(1)粘度和粘性
粘度测试：采用旋转粘度计进行粘度检测，室温下进行检测，转速为30rpm，记录粘度值(CPS)于表1中，成分类似的配方通常粘度值越大粘性也会越大；
粘性测试：取同等固含量(不计算样品中自由水分)的试剂置于洁净的不锈钢水平面上，烘干至除去自由水分后，将不锈钢平面垂直90度放置，24小时后观察样品下端的下降距离，将下降距离(mm)记于表1中，下降距离越大说明粘性越小；
对于粘多糖水基分散体系，在粘度满足要求的情况下(以上实施例和对比例都能达到合适的粘度)，粘性更小更符合人们的期望。
2)高分子膜相容性
测试过程包括：取一定面积的乳胶膜，下面放置同等面积的称量纸，平铺于平滑的台面上，将试剂滴加于高分子薄膜的中间，置于密封环境中；每个实施例平行重复做6次，于7天后观测材料被润湿的面积，计算平均被润湿面积，记于表1中，润湿面积越大表明产品在高分子膜上的铺展性越好；称量纸试验前后的重量变化，将重量之差除以滴加的样品重量，即为透过量百分比，计算平均透过率(％)记于表1中，透过率越小表明产品与高分子膜的相容性越好。
将乳胶膜分别换成离子交换膜、微孔过滤膜、超过滤膜、反渗透膜、纳滤膜、乳胶膜、药物释放缓释膜和分割作用保护膜，重复了上述测试，这些高分子膜的测试结果中各实施例和对比例之间的大小关系均表现出与表1大致相同的规律，在此没有将数据一一列出。
3)持留性：
测试过程包括：在恒温恒湿的环境中，定量的样品涂布于人体皮肤上，20min后观察样品摩擦是否还有润湿状态，将“是”(仍然有湿润状态)或“否”(已无湿润状态)记于表1中。
4)将实施例的试剂分别灌装(液面高度10cm)封口并置于室温下，放置6个月后观察，均没有明显的分层现象。
表1
从表1可以看出，本发明的组合物所得的粘多糖水基分散体系具有更低的粘度，更加均匀稳定，与高分子膜有很好的相容性和较低的透过率，从而具有更高的应用价值。
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。
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