發(fā)布時間：2017-12-18 03:24

  本文關鍵詞：不同類型殼聚糖復合水凝膠的制備與性能研究

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【摘要】：本課題采用不同分子量、不同脫乙酰度的殼聚糖(CS),與納米羥基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以物理交聯(lián)法和粒子致孔法制備n-HA/PVA/CS復合水凝膠,并對其相關性能進行研究。在此基礎上,對其抑菌性及在模擬體液中相關性能進行深入研究,旨在得到綜合性能優(yōu)良,并具有良好抑菌性及穩(wěn)定性的人工角膜支架材料。人工角膜可用于角膜盲患者的治療,目前由于供體角膜的嚴重不足,使得人工角膜成為研究熱點。大多數(shù)人工角膜是由多孔裙邊支架和光學中心兩部分組成。其中裙邊支架材料是與植床直接接觸的部分,起到與人眼組織細胞融合的作用,但是大部分異質材料與人體組織間并不能很好的相容,并且在植入后,常常會出現(xiàn)角膜脫出,發(fā)炎等并發(fā)癥,所以尋找具有良好生物相容性的支架材料成為人工角膜發(fā)展的突破口。殼聚糖由于其獨特的生物來源和良好的生物相容性及抑菌性,廣泛的被人們運用于各種生物材料和制藥方面。殼聚糖可以抑制微生物生長,也能促進上皮細胞生長、有利于新生組織的結構重塑和構建等活性,該功能正適合于人工角膜支架材料中使用。多孔n-HA/PVA/CS復合水凝膠有很好的柔韌性,能夠減少對周圍細胞和組織的機械刺激。它的三維網(wǎng)絡結構和良好的生物相容性有利于成纖維細胞的生長和膠原沉積,更重要的是該多孔復合水凝膠具有以往水凝膠沒有的抑菌性能。基于以上性質,多孔n-HA/PVA/CS復合水凝膠可用作人工角膜裙邊支架材料。本論文的具體研究內容和結果如下:1.通過控制變量法選取不同分子量、不同脫乙酰度的殼聚糖,用物理交聯(lián)法及粒子致孔法制備不同的殼聚糖復合水凝膠材料,考察殼聚糖的類型對復合水凝膠含水率、力學性能、溶脹等性能的影響,除此之外,通過SEM、XRD對復合水凝膠材料的表面形貌、結構進行研究。結果表明,多孔n-HA/PVA/CS復合水凝膠中孔相互貫通且呈均勻分布。在控制殼聚糖脫乙酰度不變時,殼聚糖復合水凝膠的含水率隨著殼聚糖分子量的增大而減小;在控制分子量不變時,殼聚糖復合水凝膠的含水率隨著殼聚糖脫乙酰度增大而增大后減小。不同類型復合水凝膠的含水率普遍較高,均在0.7-0.8之間。在控制殼聚糖分子量不變時,殼聚糖聚糖復合水凝膠拉伸強度隨著殼聚糖脫乙酰度增大增加;控制脫乙酰度不變時,拉伸強度是隨著殼聚糖分子量的升高逐漸增大,但拉伸強度整體上在0.2~0.55mpa范圍之間。脫乙酰度越高,水凝膠的溶脹比越高;殼聚糖分子量越低,其水凝膠的溶脹比越高。2.通過比濁法和平板法研究了不同分子量、不同脫乙酰度的殼聚糖原料以及相應的n-ha/pva/cs復合水凝膠材料的抗菌性能、最低抑菌濃度。同時通過抑菌性能結果推斷總結殼聚糖抑菌機理。結果顯示,n-ha/pva/cs復合水凝膠對革蘭氏陰性菌大腸桿菌(escherichiacoli,e.coli)、革蘭氏陽性菌金黃色葡萄球菌(staphylococcusaureus,s.aureus)的最小抑菌濃度均為0.5g/l;在該復合水凝膠濃度為2.0g/l時具有良好的抑菌效果,對s.aureus的抑菌率為84%,對e.coli的抑菌率達到99%。在控制分子量為20萬時,殼聚糖對e.coli、s.aureus的抑制趨勢雖有稍稍不同,但大體上都是隨著脫乙酰度增大而增大,91.1%脫乙酰度的殼聚糖抑菌性最佳。這是由于殼聚糖的脫乙酰度越高,游離胺基團就增多,則殼聚糖與細菌壁上類脂多糖類物質、磷壁酸的結合也會增加,這樣使得細菌的繁殖受阻,起到抑菌效果。在控制脫乙酰度為80.9%時,cs分子量對抑菌性能影響雖有稍稍不同,但大體上的趨勢是隨著分子量的增加,其抑菌性能也增大,隨后到了一定分子量后,隨著分子量的增大而降低,其中分子量為20萬的殼聚糖抑菌性最佳。出現(xiàn)這種變化趨勢的原因是殼聚糖可從兩種方式來抑菌。當分子量很小時,殼聚糖進入細胞壁的空隙結構,吸附陰離子物質,干擾細胞代謝來達到抑菌目的。當分子量逐漸增大時,不僅可以以上述方式抑菌,而且開始可以通過另一種方式抑菌,殼聚糖分子可在細胞壁外形成致密外膜,阻止營養(yǎng)物質進入細菌細胞,從而到達抑菌目的。當分子量達到一定值后,第一種抑菌機理就不再適用,那么其殼聚糖的抑菌性將下降。3.研究在模擬體液中不同類型殼聚糖的n-ha/pva/cs復合水凝膠的相關性能,主要研究模擬體液ph值變化,模擬體液中殼聚糖緩釋量變化,材料失重率變化、力學性能變化、形貌變化等。結果顯示,ph值穩(wěn)定在7.2-7.3之間,失重率在15%左右,拉伸強度降低,范圍在15%-25%之間,殼聚糖的緩釋量根據(jù)不同類型而不同,分子量為0.24萬的殼聚糖水凝膠的殼聚糖緩釋量最高,浸泡16天后可高達0.8 g/L,分子量為20萬、80-100萬的殼聚糖水凝膠的緩釋量為0.5 g/L左右。而材料形貌沒有太大改變,只是孔隙會稍微增大。總體而言,殼聚糖復合水凝膠的穩(wěn)定性比較好,適合長期植入人眼使用,而殼聚糖的緩釋有利于細胞和纖維細胞嵌入多孔支架材料中提供生長空間。
【學位授予單位】：深圳大學
【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：1302624