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壳聚糖基生物液晶材料的研究

李兰英  
【摘要】: 壳聚糖是一种天然多糖,是甲壳素脱乙酰化的衍生物,具有良好的生物相容性和生物可降解性,在生物医学领域具有广泛的用途。壳聚糖具有强的链刚性,可以形成液晶,且分子链中含有羟基、氨基等基团,可以衍生化;明胶具有非常好的细胞亲和力,可以诱导细胞的黏附和生长;胆固醇是生命体内的重要成份,同时也是一种非常重要的液晶基元,能够把生物材料和液晶巧妙地联系起来;而液晶态普遍存在于生物体内。本文从仿生的角度,开发新型的生物液晶材料,并对其生物相容性进行评价,为人们开发新型的生物材料、更好地模拟体内组织培养的微环境提供新的思路。 首先,利用溶致液晶的特点,制备壳聚糖、壳聚糖/明胶液晶膜及支架,并对其生物相容性进行评价。利用偏光显微镜、流变仪、差示扫描量热法、X-射线衍射、红外光谱、扫描电镜及动态接触角等测试手段,对壳聚糖分子量、脱乙酰度及明胶的加入量,对溶致液晶临界浓度及液晶态织构的影响、溶致液晶的流变性能及相转变温度、壳聚糖及壳聚糖/明胶复合液晶膜及支架材料的性能等进行研究。研究结果表明,壳聚糖及壳聚糖/明胶液晶溶液呈现胆甾相液晶织构;溶致液晶的临界浓度随壳聚糖分子量及脱乙酰度的升高而下降,随明胶的加入其液晶临界浓度升高;其流变性能与一般高分子体系不同,在临界液晶浓度,粘度呈现最大值;其相转变温度随液晶有序性的完善而升高;液晶膜及支架的各项性能测试及生物相容性评价结果表明,液晶材料比非液晶材料更能满足组织工程的需要。 其次,以正庚烷为溶剂,吡啶为催化剂,采用均相法合成了丁二酸单胆固醇酯。考察了反应时间对收率的影响,使用红外光谱、核磁共振、热台偏光显微镜、差示扫描量热法、广角X-射线衍射、薄层色谱板等方法对产物的化学结构和物理性质进行了表征,并将其成功接枝到壳聚糖上。该合成方法具有条件温和、所用溶剂可以循环使用、无环境污染、产物收率高、纯度高等优点,在液晶化学和生物材料等领域将具有重要的应用价值。 此外,本文还对壳聚糖液晶纺丝进行了初步探讨,纺丝效果较好。 实验结果表明,液晶材料能够更好的模拟体内组织培养的微环境,有望作为组织工程的新型材料。


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