pH敏感性水凝胶的制备、表征及其在药物控释中的应用

摘要

智能型水凝胶是一种能在水中显著溶胀,但不能溶解的三维网络或互穿网络结构的聚和物,它能对外界刺激(如温度、pH值、离子强度、磁场、电场、溶剂、光、化学物质、压力等)发生响应,产生不连续的体积变化。由于智能型水凝胶的这种独特响应性,其在药物控制释放、人工肌肉、生物技术、酶的固定、组织工程、灵巧凝胶表面、软湿有机技术开发等方面具有很好的应用前景。温度和pH值是生理、生物和化学系统中的两个重要因素,研究具有pH敏感和温度/pH双重敏感特性的水凝胶,作为一种新型的高分子材料正日益受到关注。目前,智能凝胶仍存在一些致命的缺点,如响应速率慢、水凝胶的平衡溶胀率不高等。因此制备响应速度快、平衡溶胀率高等综合性能优良的pH敏感和温度/pH双重敏感水凝胶是一个重要的研究课题。
　　基于上述研究现状和发展需求,本论文设计并合成了具有pH敏感性、温度/pH双重敏感性的水凝胶,具体工作及结果如下:
　　1.采用自由基交联共聚法合成了具有pH敏感性的水凝胶聚丙烯酸-co-甲基丙烯酸辛基酚聚氧乙烯醚酯[P(AA-co-C8PhEO10Mac)],通过FT-IR和SEM对凝胶结构进行了表征。研究了单体配比、交联剂用量、pH值对凝胶溶胀性、溶胀动力学和退溶胀动力学的影响。初步探讨了模拟胃液(pH=1.4)、肠液(pH=7.4)中水凝胶对茶碱和L-抗坏血酸的控释性能及释放机理。结果表明,凝胶具有多孔结构,兼具快速的溶胀和退溶胀速率,良好的pH敏感性等特征;载药凝胶在模拟肠液(SIF)中对药物的累计释放率明显大于在模拟胃液(SGF)中的累计释放率,随着丙烯酸的用量增加,药物的累计释放率先升高后降低,随着交联剂用量的增加,累计释放率逐渐降低;C8PhEO10Mac对大肠杆菌、酿酒酵母的抑制作用结果显示在10~50mmol/L的测试浓度水平,C8PhEO10Mac对二者均无明显的抑制作用。
　　2.以丙烯酸(AA)、甲基丙烯酸-β-羟乙酯聚ε-己内酯(HEMA-PCL)和聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEG-Mac)为单体制备了pH敏感性的P(AA-co-CL)和P(AA-co-CL-co-MEG)水凝胶。研究了单体配比、pH值对凝胶溶胀性、溶胀动力学和退溶胀动力学的影响。探讨了模拟胃肠液中水凝胶对茶碱的控释性能及释放机理。结果表明,凝胶具有快速的溶胀、退溶胀速率和良好的pH敏感性等特征;载药凝胶在SIF中对药物的累计释放率明显大于在SGF中的累计释放率,随着丙烯酸的用量增加,药物的累计释放率逐渐增加。
　　3.丙烯酰氯与聚乙二醇单甲醚(MPEG)酰化反应得到聚乙二醇单甲醚甲基丙烯酸酯(MPEG-Mac),MPEG与ε-己内酯开环制备聚乙二醇单甲醚-聚己内酯甲基丙烯酸酯(PCE-Mac),将二者与以甲基丙烯酸N,N-二甲氨基乙酯(DMAEMA)、交联共聚合成了具有pH和温度双重敏感性P(CE-co-DMAEMA-co-MEG)水凝胶。探讨了pH、温度、离子强度和DMAEMA含量对水凝胶溶胀性能的影响。选用水杨酸钠为模型药物,对水凝胶的药物控释性能进行了初步研究。结果表明,水凝胶具有明显的温度和pH敏感性,在SGF中的溶胀率远大于SIF中的溶胀率,溶胀初期水的扩散分别趋于非Fickian、Fickian模式,水凝胶的溶胀行为满足Schott二级动力学方程。

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第一章 绪论

1.1水凝胶的研究和发展状况

1.2水凝胶的种类

1.3 水凝胶的制备方法

1.4 水凝胶的应用

1.5 本课题提出的背景及意义

1.6 本文选题研究内容和创新之处

第二章 实验部分

2.1 原料与设备

2.2 测试与表征

第三章 P(AA-co-C8PhEO10Mac)水凝胶的制备及性能研究

3.1 实验步骤

3.2 结果与讨论

3.4 本章小结

第四章P(AA-co-CL)和P(AA-co-CL-co-MEG)水凝胶的制备及性能研究

4.1 实验步骤

4.2 结果与讨论

4.3. 本章小结

第五章P(CE-co-DMAEMA-co-MEG)水凝胶的制备及性能研究

5.1 实验步骤

5.2 结果与讨论

5.3 本章小结

参考文献

致谢

硕士期间发表的科研成果