NVP-MMA共聚物水凝胶的高性能化

摘要

离子型NVP-MMA共聚物水凝胶(NM)通常在48h内即可达到溶胀平衡，作为组织填充剂材料时其过快的初始溶胀速率会给术后病人带来较大的疼痛感。本论文通过向共聚物水凝胶网络引入特异降解性交联剂N，N’-双(丙烯酰)胱胺(BAC)储存部分溶胀潜能，而后通过BAC中二硫键的逐渐断开而对水凝胶的溶胀动力学进行了微调控。对含有二硫键的NVP-MMA共聚物水凝胶(NMSS)的体内外溶胀性能、力学性能和组织相容性做了系统评价。
　　 体外模拟实验表明，在还原剂二硫苏糖醇的还原作用下，NMSS水凝胶的体积溶胀度在所观察的50d内持续提高，证实此类水凝胶的溶胀动力学可分为两个阶段：由渗透压控制的短期溶胀过程(48h之内)和由二硫键的解体控制的长期溶胀过程(数十天)。NMSS水凝胶的压缩强度受多种因素影响，侧甲酯基水解和二硫键的解体造成的水凝胶溶胀度的提高可导致其抗压缩性能的降低。随着BAC的加入量的增多，NMSS水凝胶的最大应变相应降低。在相同BAC加入量的条件下，常规交联剂减半不利于水凝胶力学性能的保持。NMSS水凝胶表现出较好的力学性能，平衡体积溶胀度6～12的样品压缩强度在0.25～0.75 MPa之间。
　　 体内植入实验结果表明，与NM水凝胶在植入1～2w时就基本达到溶胀平衡相比，NMSS水凝胶达到溶胀平衡的时间明显延长，各成分水凝胶通常植入4w以上才能达到溶胀平衡，表明通过BAC的加入可有效延缓共聚物水凝胶的初始溶胀速率。结果证实，高的BAC加入量更有利于延缓水凝胶的溶胀速率。由于体内溶胀过程中水凝胶网络链段重排后相接近巯基之间重新形成二硫键，巯基量在植入第1w时最高，而后随植入时间逐渐降低，至4w时几乎消失。由于植入期间内NMSS水凝胶的体积溶胀度增加幅度有限，随着植入时间的延长，水凝胶的压缩强度没有表现出明显的降低趋势，其压缩强度在0.15～0.5 MPa之间，而弹性模量小于1MPa。水凝胶植入2w即开始形成纤维包囊，随着植入时间的延长，材料周围的炎细胞反应逐渐减弱，16w时完全被薄而致密的纤维包囊包裹，表明NMSS水凝胶材料良好的组织相容性。