智能響應水凝膠將外部刺激作為觸發(fā)條件,具有獨特的響應性,在生物醫(yī)藥領(lǐng)域具有廣泛應用前景。尤其是仿生智能水凝膠以其接近人體環(huán)境要求的獨特性,在藥物控釋、組織工程及生物芯片等領(lǐng)域受到極大的關(guān)注。關(guān)節(jié)在發(fā)生病變時關(guān)節(jié)表面摩擦增大且滑液的pH值相對于正常體液略微偏酸,因此,設(shè)計溫和pH響應高強度潤滑水凝膠對人工關(guān)節(jié)替代材料的開發(fā)具有重要指導意義。首先,本論文設(shè)計制備一種pH響應高強度復合水凝膠,由pH響應的殼聚糖超分子水凝膠與高強度的聚2-丙烯酰胺-2-甲基丙烷磺酸/聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡水凝膠結(jié)合制得。復合水凝膠處在pH為7.4環(huán)境中,殼聚糖超分子網(wǎng)絡發(fā)生組裝,凝膠體系處于“不潤滑”狀態(tài);當其處于pH為6.0環(huán)境中時,殼聚糖超分子網(wǎng)絡發(fā)生凝膠-溶膠轉(zhuǎn)換,解組裝的殼聚糖溶膠在復合水凝膠表面形成潤滑層,實現(xiàn)對水凝膠表面潤滑性能的調(diào)控;同時pH響應復合水凝膠又具有很高的機械強度和響應可逆性,為人工關(guān)節(jié)替代材料制備提供一種新的思路。生物力學刺激可以引起肝星形細胞在靜止和活化表型之間發(fā)生轉(zhuǎn)變。因此,從外部力學性能調(diào)控角度出發(fā),協(xié)同生物化學因素,設(shè)計制備離子響應力學性能可調(diào)的復合水凝膠,對調(diào)控肝星型細胞的生物... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

疏水改性聚丙烯酰胺水凝膠pH響應示意圖

第一章緒論4Ag+）的水溶液中，因為殼聚糖與金屬離子超快絡合，“U”形臨時形狀可以在1分鐘內(nèi)固定，一旦轉(zhuǎn)移到EDTA水溶液中，“U”形水凝膠將恢復為原始的直條狀。圖1.2三重形狀記憶水凝膠響應機制，三重形狀記憶可逐步或一步實現(xiàn)Liao等用低聚碳酸三亞甲基酯（TPT）-聚（乙二醇）-TPT三嵌段共聚物和殼聚糖（CS）構(gòu)建了雙網(wǎng)絡水凝膠，其溶脹性能對離子強度敏感。三嵌段共聚物形成的單網(wǎng)絡水凝膠溶脹平衡率隨著離子強度的增加而降低，因為三嵌段共聚物包含大量的醚鍵，醚鍵中的氧與水之間形成的氫鍵相互作用使三嵌段共聚物有良好的親水性，強的離子強度可以屏蔽氫鍵相互作用，從而降低三嵌段共聚物的親水性和水凝膠的溶脹平衡率；對于殼聚糖單網(wǎng)絡水凝膠，由于Na+屏蔽了COO－基團之間的靜電斥力，高離子濃度時具有較低的溶脹平衡率。高離子強度屏蔽氫鍵相互作用和COO－基團之間靜電斥力，導致TPT-CS雙網(wǎng)絡水凝膠溶脹平衡率隨著離子強度的增加而降低[16]。Chen等人制備了殼聚糖/聚甲基丙烯酸半互穿網(wǎng)絡水凝膠[17]。該水凝膠在不同離子強度的溶液中溶脹性能存在明顯差異；離子強度增加，殼聚糖中氨基電離被促進，甲基丙烯酸與金屬離子的鍵合能力增強，水凝膠溶脹度下降，表現(xiàn)出緊湊的三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。此外，在相同的離子強度下，半互穿網(wǎng)絡水凝膠在CaCl2-HCl溶液中溶脹的能力比在NaCl-HCl溶液中的溶脹能力高，這是因為殼聚糖不能與堿金屬和堿土金屬離子，如Na+和Ca2+等絡合；甲基丙烯酸與Ca2+的絡合能力高于Na+。為方便研究離子強度對離子響應水凝膠溶脹性能的影響，研究人員構(gòu)建了多效應耦合離子強度刺激（MECis）模型，來瞬態(tài)模擬離子強度敏感水凝膠的

第一章緒論7透性和濕潤性、及光滑表面上的低摩擦系數(shù)，被當做受損關(guān)節(jié)軟骨合適的替代材料。Jeffers等將仿生邊界潤滑劑聚（2-甲基丙烯酰氧基乙基磷酰膽堿）（PMPC）的聚合物網(wǎng)絡摻入高強度聚（2-丙烯酰胺基-2-甲基丙烷磺酸）-聚丙烯酰胺雙網(wǎng)絡（DN）雙相（水相和聚合物相）凝膠中，形成具有邊界和雙相潤滑能力的三組分網(wǎng)絡（PMPC-DN）水凝膠，圖1.3是三組分水凝膠潤滑機理示意圖[24]。邊界潤滑劑是指在軟骨表面發(fā)現(xiàn)的形成保護膜的分子。雙相潤滑也叫雙相材料間隙潤滑，是指由載荷誘導軟骨間質(zhì)液加壓產(chǎn)生低摩擦系數(shù)的現(xiàn)象，該壓力有助于支撐大部分關(guān)節(jié)接觸載荷[25]。PMPC-DN水凝膠屈服應力高達26MPa，遠高于人膝蓋骨的峰值接觸應力；初步摩擦學研究表明DN和PMPC-DN水凝膠都具有隨滑動速度增加摩擦系數(shù)減小的特性，這與雙相潤滑一致。在生理滑動速度范圍內(nèi)，與DN水凝膠相比，PMPC-DN水凝膠由于邊界潤滑PMPC網(wǎng)絡的存在摩擦系數(shù)減半。圖1.3PMPC-DN三組分水凝膠潤滑機理示意圖人工假體已被廣泛用于外科手術(shù)，關(guān)節(jié)置換手術(shù)通常去除關(guān)節(jié)囊，導致天然關(guān)節(jié)系統(tǒng)不再繼續(xù)分泌關(guān)節(jié)滑液，因此盡管體液的潤滑作用比關(guān)節(jié)滑液差，但體液卻在此時充當人工關(guān)節(jié)的主要潤滑劑。外源性潤滑劑是大多數(shù)人造關(guān)節(jié)失效的關(guān)鍵因素，因此潤滑技術(shù)的發(fā)展，特別是延長人造關(guān)節(jié)使用壽命的潤滑技術(shù)方面，引起越來越多關(guān)注。仿生潤滑劑易于被稀釋并被人體組織吸收，降低其在人造關(guān)節(jié)潤滑中的效率，仿生潤滑劑的緩釋是解決這一問題的有效途徑。牛血清白蛋白（BSA）在國際上被視為骨科生物材料磨損測試的標準潤滑劑。Dong和Hua等制備了作為滑液中BSA載體的聚（ε-己內(nèi)酯）-聚（乙二醇）-聚（ε-己內(nèi)酯）（PCEC）水凝膠。水凝膠良好的穩(wěn)定性以及PCEC水凝膠與BSA形成特定的


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