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分子组装法配合物凝胶的制备与特性研究

吴燕  
【摘要】: 可注射原位成型支架是组织工程支架的一种,其在注射前呈液态,可包裹活性细胞和治疗药物,当注射到指定位置后,在体温、pH值、离子浓度或其它条件作用下,在注射位置发生相转变形成支架。可注射原位成型支架具有易于操作、塑型方便、可降低手术难度、减少手术创伤等优点,可被用作为药物载体、填充材料、组织替代物和临时组织支架,具有广泛的应用前景。 本论文采用壳聚糖(CS)与甘油磷酸盐(GP)分子组装的原理制备了具有温敏性的配合物凝胶体系,其在室温下呈液态,升温凝胶化,该凝胶体系可被用作可注射原位成型组织工程支架。实验研究了各种因素对凝胶体系初始凝胶化温度(IGT)、凝胶化时间和凝胶强度的影响;测试了配合物体系的流变性能;测试了水凝胶的应力-应变曲线;研究了水凝胶和干凝胶的微观结构;探讨了水凝胶的热可逆性和在各种媒介中的可逆性,干凝胶在不同缓冲溶液中的溶胀性;并对凝胶进行了DSC和IR分析。研究结果表明,本文提出的用α-GP部分替代β-GP的方法,可以制备温敏性CS/GP配合物凝胶体系,通过调节α-GP的混入比可以在较大的温度范围内调节凝胶体系的IGT,缩短凝胶化时间,增大凝胶强度。 本论文研究了各种酸碱性和中性小分子盐、各种醇、葡萄糖、氨基酸或亲水性聚合物的引入CS/GP配合物体系凝胶性能的影响。实验结果表明,通过调节配合物盐的组成和含量,可在不增加凝胶支架中的含盐量的同时,任意调节配合物凝胶支架的IGT和体温下的凝胶化时间和凝胶强度。并且,在保持凝胶支架优良性能的同时,通过调节配方,大幅度降低凝胶支架中的含盐量。 本论文通过测试配合物体系配制过程中溶液性质的变化,温度对配合物溶液的流变性能和表面张力的影响,以及通过实验定性地描述体系内各种作用力对凝胶化转变行为的贡献,探讨了壳聚糖基配合物体系的凝胶机理,建立了其凝胶化转变的机理模型。 通过对配合物凝胶力学特性的研究,建立了配合物凝胶的力学模型,推导出了力学方程。通过对配合物凝胶力学特性的试验测试,以及对主要影响因素和拟合误差的分析,验证了力学模型和力学方程的可靠性与准确性,这对配合物凝胶的进一步研究和应用奠定了理论基础。 本论文通过化学改性,制备了具有不同取代度的羧甲基壳聚糖(CMCS),制备了室温下呈液态,升温凝胶化的羧甲基壳聚糖基配合物透明凝胶。实验研究了各种因素对配合物体系凝胶性能的影响,如IGT、流变性能、应力-应变曲线、透明度等。研究结果表明,采用取代度介于0.3-0.6的羧甲基壳聚糖,可以制备出透明状CMCS/GP配合物水凝胶,随着取代度的增大,配合物溶液和凝胶的透明度增大。并且,采用取代度介于0.3-0.6的羧甲基壳聚糖有可能制备抗菌性CMCS/GP配合物水凝胶。


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