本文關(guān)鍵詞：摻雜聚多巴胺顆粒近紅外響應(yīng)型智能水凝膠的研究

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【摘要】：水凝膠因其內(nèi)部三維結(jié)構(gòu)、保水性和生物相容性等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于組織修復(fù)與組織再生領(lǐng)域。刺激-響應(yīng)性水凝膠可以通過刺激來改變水凝膠結(jié)構(gòu)或性質(zhì),從而達(dá)到多功能響應(yīng)的目的,是現(xiàn)階段研究熱點(diǎn)。近紅外響應(yīng)型水凝膠是一種有具有廣泛應(yīng)用前景的刺激-響應(yīng)性水凝膠,能夠通過精確控制光源的輻照強(qiáng)度、輻照時(shí)間以及照射位點(diǎn)實(shí)現(xiàn)多方面的響應(yīng)目的。傳統(tǒng)近紅外響應(yīng)材料的報(bào)道集中在氧化石墨烯、納米金、碳納米管、聚吡咯等,但這些材料存在的細(xì)胞毒性或潛在生物毒性等問題限制了其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用。本研究引入了仿貽貝材料聚多巴胺納米顆粒(PDA NPs),制備近紅外響應(yīng)型水凝膠,其不但具有良好近紅外光效轉(zhuǎn)化效應(yīng),而且還有良好生物相容性、組織親和性和粘附性。首先通過氧化自聚合的方法制備出PDA納米顆粒,通過測量聚多巴胺顆粒分散液在近紅外輻照下的溫度變化,證明PDA顆粒在近紅外照射下的高效光熱轉(zhuǎn)化效應(yīng)。其次,將PDA NPs分散到N-異丙基丙烯酰胺(NIPAM)單體中,通過自由基聚合形成PDA/PNIPAM水凝膠。由于結(jié)合了溫敏特性的PNIPAM和紅外效應(yīng)的PDA NPs, PDA/PNIPAM水凝膠具有近紅外刺激體積轉(zhuǎn)變的響應(yīng)特征。通過紅外刺激地塞米松的控釋實(shí)驗(yàn)、雙層水凝膠的驅(qū)動(dòng)實(shí)驗(yàn)、水凝膠斷裂愈合實(shí)驗(yàn),表明PDA/PNIPAM智能水凝膠在近紅外一種刺激源的作用下能夠產(chǎn)生多重的響應(yīng),包括控制藥物釋放、近紅外驅(qū)動(dòng)、近紅外輔助愈合。藥物釋放方面,近紅外刺激下,含有聚多巴胺顆粒水凝膠的模型藥物釋放量比對照組多出16%左右；驅(qū)動(dòng)行為方面,PDA/PNIPAM水凝膠在近紅外的照射下30秒內(nèi)發(fā)生彎曲行為；水凝膠自修復(fù)方面,斷裂的PDA/PNIPAM水凝膠在近紅外輻照下能有效愈合,且愈合程度隨聚多巴胺顆粒含量的增加而增大,直至完全愈合。更進(jìn)一步,通過聚多巴胺顆粒對水凝膠表面的修飾得到具有聚多巴胺納米顆粒表面涂層的水凝膠(PDA/PNIPAM-C),使該水凝膠的具有良好的組織粘附性和生長因子/蛋白固載能力。首先,由于PDA具有粘附能力,使得PDA/PNIPAM-C水凝膠比未經(jīng)聚多巴胺修飾的水凝膠與皮膚的組織粘附強(qiáng)度高出約145%；其次,由于PDA NPs豐富的功能基團(tuán),使PDA/PNIPAM-C水凝膠對堿性磷酸酶(ALP)和表皮生長因子(EGF)的釋放速度明顯慢于與未經(jīng)聚多巴胺修飾的水凝膠；最后,由于PDA NPs具有生物相容性及細(xì)胞親和性,該水凝膠的表面培養(yǎng)的細(xì)胞活性良好。通過活體皮膚修復(fù)實(shí)驗(yàn),表征多巴胺納米顆粒表面涂層的水凝膠皮膚缺損修復(fù)能力。通過將聚多巴胺顆粒修飾以及載入EGF的水凝膠作為皮膚輔料,用于修復(fù)老鼠背部5mm直徑的皮膚損傷。結(jié)果發(fā)現(xiàn)術(shù)后第9天的修復(fù)率達(dá)到68.5%。通過組織切片及染色分析皮膚缺損的修復(fù)情況,表明PDA與EGF共同作用,提高了水凝膠的皮膚缺損修復(fù)的能力。綜上,本論文通過將溫敏性的PNIPAM和仿貽貝材料相結(jié)合,制備出的水凝膠不僅具有近紅外多重響應(yīng)性,并且生物相容性良好。進(jìn)一步通過聚多巴胺顆粒的表面修飾的方法解決水凝膠作為皮膚敷料應(yīng)用中的組織粘附性差以及生物分子難固定的問題,以達(dá)到促進(jìn)損傷皮膚修復(fù)的效果。
【關(guān)鍵詞】：智能水凝膠 近紅外響應(yīng) 聚多巴胺顆粒 聚(N-異丙基丙烯酰胺) 皮膚修復(fù)
【學(xué)位授予單位】：西南交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：R318.08
【目錄】：

• 摘要6-8
• Abstract8-13
• 第1章 緒論13-28
• 1.1 智能水凝膠13-19
• 1.1.1 智能水凝膠體系13-15
• 1.1.2 近紅外響應(yīng)型水凝膠15-16
• 1.1.3 智能水凝膠的應(yīng)用16-19
• 1.2 仿貽貝類材料19-23
• 1.2.1 仿貽貝類水凝膠19-21
• 1.2.2 仿貽貝類微囊/顆粒21-23
• 1.3 皮膚缺損修復(fù)23-25
• 1.3.1 皮膚創(chuàng)傷愈合23-24
• 1.3.2 皮膚傷口敷料24-25
• 1.4 本論文研究目的、研究內(nèi)容及創(chuàng)新25-28
• 1.4.1 本論文研究目的25-26
• 1.4.2 本論文研究內(nèi)容26
• 1.4.3 本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)26-28
• 第2章 N-異丙基丙烯酰胺復(fù)合聚多巴胺水凝膠的制備及其智能性28-42
• 2.1 前言28
• 2.2 實(shí)驗(yàn)方法與材料表征28-32
• 2.2.1 聚多巴胺納米顆粒的制備28-29
• 2.2.2 PDA/PNIPAM復(fù)合水凝膠的制備29-30
• 2.2.3 聚多巴胺納米顆粒和PDA/PNIPAM復(fù)合水凝膠的性能表征30-31
• 2.2.4 PDA/PNIPAM復(fù)合水凝膠的近紅外響應(yīng)特性表征31-32
• 2.3 結(jié)果與討論32-41
• 2.3.1 聚多巴胺納米顆粒的形貌及光熱轉(zhuǎn)化性能32-33
• 2.3.2 PDA/PNIPAM復(fù)合水凝膠理化性質(zhì)33-35
• 2.3.3 近紅外刺激對水凝膠的體積和形貌的影響35-38
• 2.3.4 近紅外驅(qū)動(dòng)水凝膠38-39
• 2.3.5 近紅外控制釋放藥物39-40
• 2.3.6 近紅外輔助自愈合40-41
• 2.4 本章小結(jié)41-42
• 第3章 聚多巴胺顆粒表面修飾智能水凝膠42-52
• 3.1 前言42
• 3.2 實(shí)驗(yàn)方法與表征42-45
• 3.2.1 聚多巴胺顆粒修飾水凝膠表面42
• 3.2.2 聚多巴胺顆粒修飾水凝膠表面的理化表征42-43
• 3.2.3 堿性磷酸酶和表皮細(xì)胞生長的負(fù)載及體外釋放測試43-44
• 3.2.4 體外細(xì)胞實(shí)驗(yàn)44-45
• 3.3 結(jié)果分析與討論45-50
• 3.3.1 聚多巴胺表面修飾形貌45-46
• 3.3.2 粘性強(qiáng)度46-47
• 3.3.3 堿性磷酸酶釋放47-48
• 3.3.4 表皮細(xì)胞生長因子釋放48-49
• 3.3.5 細(xì)胞增殖49-50
• 3.4 本章小結(jié)50-52
• 第4章 聚多巴胺顆粒表面修飾的水凝膠用于大鼠皮膚缺損修復(fù)52-59
• 4.1 前言52
• 4.2 實(shí)驗(yàn)方法與表征52-55
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)材料52
• 4.2.2 材料準(zhǔn)備52
• 4.2.3 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)52-54
• 4.2.4 術(shù)后皮膚愈合表征54-55
• 4.3 結(jié)果與討論55-58
• 4.3.1 皮膚損傷創(chuàng)面閉合比率55-56
• 4.3.2 H&E和Masson染色分析56-57
• 4.3.3 炎癥細(xì)胞分析57-58
• 4.4 本章小結(jié)58-59
• 結(jié)論59-61
• 致謝61-62
• 參考文獻(xiàn)62-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文72

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