【摘要】：本文以殼聚糖(CS)、透明質(zhì)酸(HA)和海藻酸鈉(SA)等來(lái)源豐富且具有較好生物相容性的天然多糖為原料,并對(duì)其進(jìn)行功能化改性。利用其改性后聚合物骨架側(cè)鏈的功能化官能團(tuán)間的邁克爾加成反應(yīng)實(shí)現(xiàn)原位化學(xué)交聯(lián)成型,制得生物相容性較好且物理化學(xué)性能可調(diào)的多糖基原位成型水凝膠,反應(yīng)條件溫和,且無(wú)需添加其他的化學(xué)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(xué)領(lǐng)域。分別利用馬來(lái)酸酐和衣康酸酐對(duì)殼聚糖進(jìn)行功能化改性,制備馬來(lái)酰化殼聚糖(CS-MA)和衣康�；瘹ぞ厶�(CS-ITA),并探討了不同的反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物雙鍵含量的影響。1H NMR、ATR-FTIR和UV等測(cè)試結(jié)果證明,成功在CS聚合物骨架側(cè)鏈引入活性不飽和碳碳雙鍵反應(yīng)位點(diǎn),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(yīng)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(yīng)形成酰胺鍵制備巰基化透明質(zhì)酸(HA-SH)和巰基化海藻酸鈉(SA-SH),并探討了不同的反應(yīng)條件對(duì)產(chǎn)物巰基含量的影響。1H NMR和UV等測(cè)試結(jié)果證明,成功在聚合物骨架側(cè)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(cè)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(guò)邁克爾加成反應(yīng)形成化學(xué)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò),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(yīng)條件溫和,且無(wú)須其他化學(xué)交聯(lián)劑。通過(guò)小瓶倒置法測(cè)得三種體系的多糖水凝膠均于15 min內(nèi)完全凝膠,ATR-FTIR測(cè)試證明了每個(gè)體系中兩凝膠前驅(qū)體間邁克爾加成反應(yīng)的發(fā)生。通過(guò)SEM、溶脹率和旋轉(zhuǎn)流變儀等測(cè)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(guān):nvinyl投料增多,水凝膠的儲(chǔ)存模量增加,同時(shí)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(xué)交聯(lián)體系中,通過(guò)β-甘油磷酸鈉(β-GP)調(diào)控CS疏水、氫鍵作用引入物理交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)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(luò)的引入可形成更緊密的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),起到增強(qiáng)體系力學(xué)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(duì)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(xué)領(lǐng)域的應(yīng)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(xué)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(luò)而獲得,起到完善與增強(qiáng)凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的作用,并賦予水凝膠體系一定的可愈合能力。通過(guò)流變學(xué)彈性回復(fù)測(cè)試、宏觀及微觀界面觀察、壓縮強(qiáng)度測(cè)試等,探討單交聯(lián)水凝膠的自愈合能力,推測(cè)單交聯(lián)水凝膠本身的自愈合可能是由于界面未反應(yīng)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(dòng)態(tài)平衡從而實(shí)現(xiàn)凝膠網(wǎng)絡(luò)的重建,愈合效率約79.3%,但愈合時(shí)間較長(zhǎng)。通過(guò)外加Ca2+在CS-MA/SA-SH水凝膠體系中引入離子交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)可于30 s內(nèi)實(shí)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(shí)現(xiàn)結(jié)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(jí)形狀可塑特性:通過(guò)邁克爾加成化學(xué)交聯(lián)原位成型賦予一級(jí)形狀,再通過(guò)離子交聯(lián)固定,賦予二級(jí)形狀,以更好地適應(yīng)對(duì)植入形狀要求高的生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域應(yīng)用。
【學(xué)位授予單位】：暨南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O648.17

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本文編號(hào)：2698086