化学交联海藻酸盐—明胶水凝胶的研究

摘要

作为一种天然线性多糖,海藻酸盐以其良好的生物相容性广泛应用于组织工程及其相关领域.然而,海藻酸盐本身的降解速率缓慢,其水凝胶降解方式不可控,降解产物因分子量过高难于从体内排除.同时,离子交联水凝胶由于离子交换反应,力学性能与降解行为不可控制.这些缺陷在一定程度上限制了海藻酸盐在组织工程中的应用.本文利用部分氧化海藻酸钠与明胶发生Schiff碱反应制备了化学交联水凝胶. 首先以高碘酸钠为氧化剂对高古洛糖醛酸(G)含量的海藻酸钠进行了氧化改性.红外光谱(FTIR)测试结果表明氧化产物的分子结构中出现了醛基结构. 采用盐酸羟胺滴定法测定了氧化产物的氧化度,以粘度法表征了相对分子质量. 结果证实氧化温度上升时,氧化产物的相对分子质量显著降低；增加氧化剂量可获得较高氧化度的氧化海藻酸钠,但同时也降低了氧化产物的相对分子质量.模拟生理条件下(37℃、pH 7.4)氧化海藻酸钠具备良好的水解降解性能. 以四硼酸钠为交联促进剂,利用氧化海藻酸钠与明胶发生Schiff碱反应制备了化学交联水凝胶.红外光谱(FTIR)测试结果证实水凝胶的分子结构中出现了Schiff碱特征峰.流变性能检测表明,通过调整氧化度、氧化海藻酸钠浓度、明胶浓度与四硼酸钠浓度,可把此类水凝胶的凝胶时间在600s至60s之间进行调节.强度和流变学测试结果揭示水凝胶的力学性能可在一定范围内调控,使其适用于相关组织工程领域. 以体外细胞培养法评价了化学交联海藻酸钠.明胶水凝胶的生物相容性.浸提液实验证实选择适宜的氧化海藻酸盐和明胶的配比,可保证化学交联海藻酸盐-明胶水凝胶膜几乎无细胞毒性.直接观测与荧光观测结果表明L929细胞在水凝胶膜表面生长形态良好.MTT实验亦证实L929细胞在水凝胶表面和细胞培养板上的活性无显著性差异.以上实验结果表明化学交联海藻酸钠-明胶水凝胶具有良好的生物相容性.

目录

文摘

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第一章绪论

1.1组织工程

1.1.1组织工程概述

1.1.2组织工程对生物材料的挑战

1.2水凝胶

1.2.1水凝胶概述

1.2.2水凝胶的结构与特性

1.2.3组织工程水凝胶的设计参数

1.2.4制备组织工程水凝胶的材料

1.2.5水凝胶制备机理

1.2.6水凝胶响应

1.2.7原位可注射水凝胶

1.3海藻酸盐

1.3.1海藻酸盐概述

1.3.2离子交联

1.3.3化学交联

1.4生物相容性评价

1.5本论文的提出

第二章氧化海藻酸盐的制备与表征

2.1引言

2.2实验部分

2.2.1主要原料与仪器设备

2.2.2氧化海藻酸钠的制备

2.2.3傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测试

2.2.4氧化度测定

2.2.5产物相对分子质量测定

2.3结果与讨论

2.3.1海藻酸钠的氧化机理

2.3.2海藻酸钠氧化前后结构分析(FT-IR)

2.3.3海藻酸钠的氧化度

2.3.4氧化海藻酸钠的相对分子质量

2.3.5氧化海藻酸钠的降解

2.4本章小结

第三章化学交联海藻酸盐-明胶水凝胶

3.1引言

3.2实验部分

3.2.1主要原料与仪器设备

3.2.2磷酸盐缓冲液(PBS)的配制

3.2.3化学交联海藻酸盐-明胶水凝胶的制备

3.2.4傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测试

3.2.5水凝胶性能测试

3.3结果与讨论

3.3.1共价交联机理

3.3.2凝胶前后结构分析(FT-IR)

3.3.3海藻酸盐-明胶水凝胶的溶胀率

3.3.4化学交联海藻酸盐-明胶水凝胶的流变形能

3.3.5水凝胶的力学性能

3.3.6水凝胶的降解性能

3.5本章小结

第四章水凝胶的生物相容性评价

4.1引言

4.2实验部分

4.2.1主要原料与仪器设备

4.2.2磷酸盐缓冲液(PBS)的配制

4.2.3化学交联海藻酸盐-明胶水凝胶膜的制备

4.2.4 L929成纤细胞培养

4.2.5细胞毒性实验

4.2.6细胞形态观察

4.2.7原位荧光观测细胞的生长形态

4.2.8细胞贴附实验

4.2.9 MTT实验

4.3结果与讨论

4.3.1 L929细胞形貌

4.3.2细胞毒性实验

4.3.3材料表面细胞生长形态

4.3.4材料表面细胞贴附情况

4.3.5细胞活性

4.4本章小结

全文主要结论

参考文献

附录

攻读硕士期间完成的论文

致谢