Kaiyun 开云Kaiyun 开云Kaiyun 开云本发明涉及一种亲水改性的明胶材料及其水凝胶，特别涉及包括含有环氧基团的化合物改性的明胶，尤其是改性的哺乳动物明胶。本发明还涉及一种包含亲水改性的明胶的水凝胶及其制备方法。

　　明胶是动物胶原在高温下的水解产物，是一种天然的高分子材料，由于具有优异的生物相容性和可降解性，近年来被广泛应用于多个领域如医药(空心胶囊、明胶海绵、药物释放等)，吸水保水材料(土壤吸水剂、保水剂、纸尿片等)，组织工程材料等。

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　　明胶不溶于冷水，但在冷水中能够吸水膨胀至自身的5-10倍，易溶于温水，冷却形成凝胶。明胶具有热可逆性，在水中可以在溶解温度上下反复溶解或冷却形成水凝胶，其水凝胶也同样可以在溶解温度以上重新溶解，这种具有温度敏感性的水凝胶在生物化学、 机械、医学等许多领域中都具有广泛的应用前景。

　　目前，水凝胶材料发展迅速，被广泛用于多种领域，如干旱地区的抗旱，农用薄膜、建筑中的结露防止剂、调湿剂、石油化工中的堵水调剂，原油或成品油的脱水，在矿业中的抑尘剂，食品中的保鲜剂、增稠剂，医疗中的药物载体等等。而作为一种天然高分子水凝胶材料，基于明胶的水凝胶材料应用也极为广泛，如化妆品、生物医学中的药物传输和可控释放材料、组织工程材料、生物分子和细胞的固定材料等。而且由于对温度的敏感性，其在通过控制温度以实现的各种过程(如药物、农药、化肥等的可控释放、物质分离等)中具有巨大的应用潜能。

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　　而相对于一般亲水性材料来说，高亲水性材料及其高吸水性水凝胶具有更高的应用价值。比如用做包装材料，当运输和贮存可能会受潮和本身可能会溢流的货物时，可用含高吸水性水凝胶的复合材料包装，以保证货物安全。高吸水性凝胶与无纺布和薄膜组合，可加工成不同结构吸液衬里材料，用以包装肉类食品，使商品能保持清洁外观，取食时包装袋中不存液体。同样，绿化沙漠也是高吸水性水凝胶材料极有潜力的用途之一，可通过制成保水剂的方式实施。以高吸水性凝胶为主要成分，加入粘土 和水制成保水剂，再和农用的土掺在一起就可很好保存土壤中的水分，埃及正在推进一项利用该技术绿化沙漠的宏大工程。 在药物传输体系中，有时水凝胶作为胶束装载药物，对于需要快速释放的药物，高吸水性水凝胶能够加速水凝胶的溶解，加快药物释放的速率。

　　对于明胶来说，其来源广泛、价格便宜、环境友好、绿色无毒，是一种极具应用价值的天然高分子材料，对其进行化学改性使其获得更高的亲水性能能够进一步提升其性能， 使其以及其水凝胶能够获得更高的应用价值和更广阔的应用前景。而目前对于明胶的亲水性改性的方法较少而且步骤复杂，不适合大量制备，所以寻求一种能够大幅度提高明胶亲水性能且工艺简单的方法迫在眉睫。发明内容

　　本发明通过将含有环氧基团的化合物与明胶进行反应，制备了一种亲水性能优异 的改性明胶及其水凝胶。本发明的亲水改性的明胶材料性能稳定，在水中和缓冲溶液中溶 解性好，是一种环境友好并具有广阔应用前景的材料，并且制备方法简单，同时其水凝胶具 备良好的力学性能。该改性明胶具有亲水性优异、凝胶性能好、力学性能强的特点，与明胶 及现有的改性明胶相比优势明显。本发明的目的在于提供一种亲水改性的明胶材料、水凝胶以及制备方法。为了实现本发明，本发明提供下述技术方案一种亲水改性的明胶，其特征在于，所述明胶通过含有环氧基团的化合物进行改 性。 根据本发明，所述含有环氧基团的化合物为

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　　1.一种亲水改性明胶，其特征在于，所述明胶通过含有环氧基团的化合物改性。

　　2.根据权利要求1的亲水改性明胶，其特征在于，所述含有环氧基闭的化合物为

　　3.根据权利要求1或2的亲水改性明胶，其特征在于，所述亲水改性的明胶具有如下结构

　　4.根据权利要求1-3任一项的亲水改性明胶，其特征在于，含有环氧基团的化合物式 I或式II中环氧基团与原料明胶的摩尔当量比为7:1 100:1，优选17:1 90:1，更优选 25:1 70:1。

　　5.根据权利要求1-4任一项的亲水改性明胶，其特征在于，所述明胶来源于传统的哺乳动物如牛、猪的骨与皮；水产动物等的各种其它明胶类型。优选来源于哺乳动物如牛、猪的骨与皮的明胶。

　　6.一种权利要求1-5任一项的亲水改性明胶的制备方法，其特征在于，通过原料明胶与含有环氧基团的化合物反应制得。优选地，所述原料明胶与式I或式II化合物，在催化剂的存在下进行，所述催化剂为酸性催化剂或者碱性催化剂，优选在碱性催化剂，如有机或者无机碱，优选氢氧化钠、氢氧化钾、氨水和三乙胺。优选在三乙胺条件下制备形成式III， 式IV或式V。

　　7.根据权利要求6的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤(1)将明胶在水中加热溶解，优选溶解温度为40°c 60°C，形成均匀的水溶液；(2)将式I或式II化合物加入步骤(I)均匀的透明水溶液中，优选加入催化剂(如三乙胺)，于一定温度下磁力或机械搅拌10-24小时，除去溶剂，烘干获得一种亲水改性的明胶材料。优选，步骤(2)中所述温度为35 65°C，优选40 60°C，更优选45 50°C。步骤(2) 中所述烘干温度不高于65°C，优选为40°C 60°C。所述搅拌反应时间优选为10-24小时， 更优选15-20小时。

　　9.一种权利要求8的水凝胶的制备方法，其特征在于，将权利要求1-5任一项的亲水改性的明胶在水中溶胀所得。

　　10.一种权利要求1-5任一项的亲水改性明胶或者权利要求8的水凝胶的应用。

　　本发明提供一种亲水改性明胶，其特征在于，所述明胶通过含有环氧基团的化合物改性。优选地，所述含有环氧基团的化合物为式I式II其中R选自R1选自R2可以相同或不同，各自独立地选自H，OH或C1-6烷基；R3选自H，OH或CH3；n选自0～120，m选自0～10。本发明还提供亲水改性明胶的制备方法，含有该亲水改性明胶的水凝胶及其制备方法，以及亲水改性明胶及水凝胶的应用。本发明的亲水改性的明胶材料性能稳定，亲水性能优异，同时其水凝胶具备良好的力学性能，是一种环境友好并具有广阔应用前景的材料。

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