【摘要】：本文以殼聚糖(CS)、透明質酸(HA)和海藻酸鈉(SA)等來源豐富且具有較好生物相容性的天然多糖為原料,并對其進行功能化改性。利用其改性后聚合物骨架側鏈的功能化官能團間的邁克爾加成反應實現(xiàn)原位化學交聯(lián)成型,制得生物相容性較好且物理化學性能可調的多糖基原位成型水凝膠,反應條件溫和,且無需添加其他的化學交聯(lián)劑,可作為原位成型組織工程支架材料用于生物醫(yī)學領域。分別利用馬來酸酐和衣康酸酐對殼聚糖進行功能化改性,制備馬來酰化殼聚糖(CS-MA)和衣康�；瘹ぞ厶�(CS-ITA),并探討了不同的反應條件對產(chǎn)物雙鍵含量的影響。1H NMR、ATR-FTIR和UV等測試結果證明,成功在CS聚合物骨架側鏈引入活性不飽和碳碳雙鍵反應位點,且優(yōu)化制備條件所得產(chǎn)物CS-MA不飽和碳碳雙鍵含量為1860.68±42.81μmol/g,而CS-ITA不飽和碳碳雙鍵含量為1068.94±26.49μmol/g,取代度比CS-MA低,但所引入的不飽和碳碳雙鍵反應活性更高。利用碳二亞胺偶聯(lián)劑分別活化HA和SA的羧基與L-半胱氨酸上的氨基發(fā)生縮合反應形成酰胺鍵制備巰基化透明質酸(HA-SH)和巰基化海藻酸鈉(SA-SH),并探討了不同的反應條件對產(chǎn)物巰基含量的影響。1H NMR和UV等測試結果證明,成功在聚合物骨架側鏈引入活性巰基,且優(yōu)化制備條件所得產(chǎn)物HA-SH游離巰基含量為330.62±18.83μmol/g、總巰基含量為1071.58±29.00μmol/g,而SA-SH游離巰基含量為97.35±10.19μmol/g、總巰基含量為298.90±1.56μmol/g。利用CS-MA和CS-ITA側鏈含有的活性不飽和碳碳雙鍵與HA-SH和SA-SH含有的游離巰基,通過邁克爾加成反應形成化學交聯(lián)網(wǎng)絡,分別制備CS-MA/HA-SH、CS-ITA/HA-SH和CS-MA/SA-SH三種多糖基原位成型水凝膠,反應條件溫和,且無須其他化學交聯(lián)劑。通過小瓶倒置法測得三種體系的多糖水凝膠均于15 min內完全凝膠,ATR-FTIR測試證明了每個體系中兩凝膠前驅體間邁克爾加成反應的發(fā)生。通過SEM、溶脹率和旋轉流變儀等測試,發(fā)現(xiàn)這三種水凝膠的性能與其nthiol/nvinyl摩爾投料比有關:nvinyl投料增多,水凝膠的儲存模量增加,同時孔隙率和溶脹比降低。CS-MA/HA-SH和CS-ITA/HA-SH雙交聯(lián)原位成型水凝膠,是在其原有邁克爾加成化學交聯(lián)體系中,通過β-甘油磷酸鈉(β-GP)調控CS疏水、氫鍵作用引入物理交聯(lián)網(wǎng)絡而獲得。這種雙交聯(lián)體系的凝膠性能隨nthiol/nvinyl摩爾投料比的變化規(guī)律與單交聯(lián)體系類似,且物理交聯(lián)網(wǎng)絡的引入可形成更緊密的交聯(lián)網(wǎng)絡結構,起到增強體系力學性能的作用。此外,nthiol/nvinyl=4:4所制備的CS-MA/HA-SH和CS-ITA/HA-SH單、雙交聯(lián)水凝膠均對金黃色葡萄球菌產(chǎn)生明顯的抗菌活性,且雙交聯(lián)體系水凝膠的抗菌效果更明顯,有利于其在生物醫(yī)學領域的應用。CS-MA/SA-SH雙交聯(lián)原位成型水凝膠是其原有邁克爾加成化學交聯(lián)體系中,引入Ca2+與SA-SH羧基的鏈間離子交聯(lián)網(wǎng)絡而獲得,起到完善與增強凝膠網(wǎng)絡結構的作用,并賦予水凝膠體系一定的可愈合能力。通過流變學彈性回復測試、宏觀及微觀界面觀察、壓縮強度測試等,探討單交聯(lián)水凝膠的自愈合能力,推測單交聯(lián)水凝膠本身的自愈合可能是由于界面未反應游離巰基氧化成二硫鍵或小分子β-GP遷移至裂縫貼合界面致使界面局部pH升高至堿性,促使界面處二硫鍵處于斷裂和重鍵動態(tài)平衡從而實現(xiàn)凝膠網(wǎng)絡的重建,愈合效率約79.3%,但愈合時間較長。通過外加Ca2+在CS-MA/SA-SH水凝膠體系中引入離子交聯(lián)網(wǎng)絡可于30 s內實現(xiàn)裂縫的快速愈合,愈合效率約76.2%,而且這種方法還可以與支架切塊實現(xiàn)結合形成凝膠-支架整體。此外,還可以利用該水凝膠體系的可雙交聯(lián)特性,賦予水凝膠兩級形狀可塑特性:通過邁克爾加成化學交聯(lián)原位成型賦予一級形狀,再通過離子交聯(lián)固定,賦予二級形狀,以更好地適應對植入形狀要求高的生物醫(yī)學領域應用。
【學位授予單位】：暨南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：O648.17

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本文編號：2698086