邻苯二酚基团改性壳聚糖组织胶黏剂的制备和表征

摘要

医用胶黏剂，是一类具有特殊功能性的黏合剂，当其用于生物医学领域时，既具有一般黏合剂的黏接功能，又带有满足生物医学要求的各种性能。海洋生物贻贝通过富含邻苯二酚基团的黏附蛋白实现在各种基材表面的黏附。而仿生贻贝黏附蛋白结构，将邻苯二酚基团引入到天然或者合成的高分子中，也可使其具有类似贻贝黏附蛋白的黏附性能。
　　本文以具有良好的生物相容性、生物降解性、无毒性和生物活性等优异性能，且在各领域具有广泛应用前景的壳聚糖（CHI）为基材，分别通过EDC/NHS偶联反应和席夫碱-还原反应在壳聚糖分子结构上接枝邻苯二酚基团，得到两种新型的壳聚糖组织胶黏剂，探讨了胶黏剂的结构与性能。主要研究工作如下：
　　（1）分别通过1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐/N-羟基丁二酰亚胺（EDC/NHS）偶联反应和席夫碱-还原反应得到两种新型的水凝胶组织胶黏剂（CHI-C和CCS）。利用红外光谱（FTIR）和核磁共振氢谱（1H-NMR），紫外-可见吸光光谱（UV-Vis）对壳聚糖衍生物的结构进行表征，并对两种胶黏剂的抗菌性能进行测试。结果表明，3,4-二羟基苯乙酸通过EDC/NHS反应接到壳聚糖大分子上，制备出了3,4-二羟基苯乙酸接枝的壳聚糖组织胶黏剂（CHI-C），CHI-C具有良好的水溶性；3,4-二羟基苯甲醛通过席夫碱还原反应接到壳聚糖大分子中，制备出了3,4-二羟基苯甲醛接枝的壳聚糖组织胶黏剂（CCS），CCS具有一定的水溶性。对反应条件的探索结果表明：当壳聚糖、3,4-二羟基苯乙酸和EDC/NHS的投料摩尔比为1:3:3时，得到的CHI-C胶黏剂中接入的邻苯二酚基团含量较多；当壳聚糖与3,4-二羟基苯甲醛的投料摩尔比为1:4时，得到的CCS胶黏剂中接入的邻苯二酚基团含量较多。用大肠杆菌对CHI-C和CCS进行抗菌性能测试结果表明，CHI，CHI-C和CCS均具有优异的抗菌性能，CHI-C和CCS的抑菌率均几近100％。
　　（2）采用NaIO4作为氧化交联剂，对所制得的两种水凝胶胶黏剂的性能进行表征。成胶时间的结果表明，增加邻苯二酚基团含量或高碘酸钠的含量，成胶时间均缩短。流变学测试表明在两个体系中邻苯二酚含量的增加，有利于凝胶形成，所形成的凝胶储能模量随之增加。黏结性能测试结果表明，当CHI-C胶黏剂浓度为3.15%，CHI-C和氧化剂摩尔比为3:1时，所得胶黏剂的黏结强度较大，为40.42KPa；当CCS胶黏剂浓度为2.07%，CCS和氧化剂摩尔比为2:1时，胶黏剂有一定的黏结性能，黏结强度为15.68KPa，均优于商业纤维蛋白胶。使用小鼠成纤维细胞（L929）进行体外细胞相容性研究，MTT测试结果表明CHI-C胶黏剂对细胞没有毒性，CCS胶黏剂对细胞也无明显毒性。
　　（3）制备了一种新的交联剂——硫酸软骨素多醛(CSMA)，以改善胶黏剂的性能，同时发现CHI-C水凝胶胶黏剂新的性能和应用。通过对交联条件的探索制备出CHI-C/CSMA水凝胶胶黏剂，并对水凝胶的溶胶含量，力学性能，可注射性和自愈合性，以及黏结性能进行研究。通过FT-IR结果分析表明，成功制备出CSMA交联剂。溶胶含量测试表明，当CHI-C和CMSA体积比为1:2时，水凝胶胶黏剂中的溶胶含量减少至32.26%，显著低于纯CHI-C胶黏剂的溶胶含量64.17%。通过万能试验机测试水凝胶胶黏剂的压缩性能，结果表明随着CSMA用量的增加，水凝胶的压缩强度逐渐增加，CHI-C/CSMA-1:2水凝胶的压缩强度高达172.96KPa，水凝胶具有良好的力学性能。可注射性和自愈合性测试结果表明CHI-C/CMSA水凝胶具有良好的可注射性、一定的拉伸强度和良好的自愈合性能。当CHI-C胶黏剂浓度为2.12%，CHI-C和氧化剂摩尔比为2:2，CHI-C/CMSA的体积比为1:0.2时，黏结强度为6.53KPa，此方法制备的CHI-C/CMSA水凝胶胶黏剂可以达到纤维蛋白胶的黏结强度。

目录

声明

第一章 绪论

1.1 引言

1.2 医用胶黏剂概述

1.3 贻贝仿生胶黏剂

1.4 壳聚糖的改性及应用

1.5 本文研究目的及内容

第二章 CHI-C和CCS的合成与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果分析

2.4 本章小结

第三章 胶黏剂的性能测试

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果分析

3.4 本章小结

第四章 CHI-C/CSMA水凝胶胶黏剂的制备与研究

4.1 引言

4.2 实验部分

4.3 结果分析

4.4 本章小结

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士期间的学术成果

致谢