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透明质酸的改性及功能化

王娟勤  
【摘要】:天然大分子透明质酸(HA)具有独特的保湿性、粘弹性、生物学活性、环境友好性和可再生性,因而将其设计成为具有功能性应用价值的先进生物材料是目前最具吸引力的课题之一。若能利用透明质酸进行自组装制备天然大分子胶束,不仅具有理论研究价值,更具有应用价值。故本论文分别通过静电相互作用和接枝小分子两种手段对透明质酸进行物理和化学改性,使其具备一定的双亲性,并通过大分子自组装技术得到透明质酸基胶束,同时将组装胶束作为乳化剂稳定乳液,以实现透明质酸的功能化应用。主要研究内容分为三个部分: 1. HA/PDM自组装复合胶体粒子及其乳化性能研究 以荷负电的HA和荷正电的甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(DM)单体组成聚合物/单体复合体系,通过DM水相原位聚合可制备荷正电的聚甲基丙烯酸二甲氨基乙酯(PDM),PDM与HA间的静电作用可诱导两者在水溶液中进行自组装得到HA-PDM复合胶体粒子。用红外光谱(FTIR)表征了HA/PDM复合物的结构;通过浊度实验和动态激光光散射(DLS)研究了HA与PDM复合体系在水溶液中的自组装行为,并考察了反应时间对复合胶体粒子粒径的影响;利用zeta电位仪和透射电镜(TEM)表征了胶体粒子的zeta电位和形貌等性质;考察了溶液pH对胶体粒子性质的影响,初步探索了其乳化性能。结果表明:DM单体聚合前,无HA/DM复合物聚集体形成;而随着DM的逐步聚合,HA与PDM通过静电作用逐渐组装形成表面荷负电的球状HA/PDM复合胶体粒子,其粒径随反应时间延长逐渐减小并趋于稳定;该复合胶体粒子具有pH敏感性,同时其乳化性能较纯HA和PDM有较大提高。 2.透明质酸与多巴胺接枝物(HA-DOPA)的合成及自组装研究 在水溶液中,通过酰胺化反应合成了多巴胺(DOPA)接枝HA的产物HA-DOPA。通过紫外光谱、FTIR和核磁共振(1H-NMR)确定了产物的基本结构和接枝率;考察了初始反应物的摩尔比和反应温度对接枝率的影响;通过荧光探针技术研究了HA-DOPA在水溶液中的自组装行为;运用动态/静态激光光散射(DLS/SLS)、zeta电位仪和TEM等对HA-DOPA自组装胶束的粒径、电位和形貌等性质进行表征;讨论了接枝率、HA分子量和pH等因素对胶束性质的影响。结果表明,不同接枝率的HA-DOPA均能在水相中自组装形成表面荷负电的球形胶束,且接枝率越大,临界聚集浓度(CAC)越低,胶束越稳定;胶束具有pH敏感性,其粒径和zeta电位受pH影响较大,pH较低(pH=3.5~4)时胶束较稳定,具有较规整球状形貌;HA分子量对胶束性质也有一定影响,低分子量HA所得胶束粒径相对较小。 3. HA-DOPA自组装胶束溶液的乳化性能研究 以HA-DOPA自组装胶束作为天然大分子乳化剂制备O/W乳液,研究了胶束浓度、接枝率、pH值、盐浓度、HA分子量和油相种类等对胶束乳化性能的影响。结果表明,HA经界面活性较好的多巴胺改性后其乳化性能大大提高,接枝率越大,乳液越稳定;提高胶束浓度可增加乳液稳定性;添加适量盐可对羧酸基团之间的相互静电斥力产生屏蔽作用,使亲水链段塌缩,乳液稳定性提高;高分子量胶束水溶液由于具有空间位阻效应使得乳化性能较佳;胶束在油水界面的二次组装行为受pH影响,不同pH下胶束的乳化性能有较大差异;胶束乳化油相的种类较宽,具有潜在应用价值。


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