温敏型可注射水凝胶的结构设计及其可注射性能

摘要

温敏型可注射水凝胶注射到体内，通过体温的变化可原位凝胶化。作为一种新型的生物医用材料，避免了外科手术的高度创伤性，简化治疗过程、减轻病人痛苦、降低医疗费用。因此在药物控释、细胞包埋以及组织支架材料等方面有着广泛的应用前景。
　　传统PNIPAm基可注射水凝胶由于疏水基团比例较高，温敏性特性引起的相转变往往会束缚细胞的黏附和增殖，且PNIPAm不具备生物活性位点，可降解性能差。为克服这些缺点，本文主要从两个方面入手，其一是通过接枝RGD活性短肽增加生物黏附性并引入细胞活性位点，同时引入了亲水基团，降低其温敏性;其二是在碳酸钙/羧甲基壳聚糖微球(CaCO3/CMC)的基础上接枝PNIPAm，制备核壳型微凝胶，CaCO3/CMC硬球可以支撑水凝胶结构，羧甲基壳聚糖良好的生物相容性及可降解性能降低其对细胞及组织的伤害。
　　设计制备系列Poly(NIPAm-co-IAc)系列共聚物，通过催化酯化接枝丙烯酸羟乙酯(HEA)成功制得双键功能化PNI10-ene聚合物，并选用巯基-烯点击反应接枝c(RDGfC)活性短肽制得短肽功能化的PNI10-ene-c(RDGfC)聚合物，对其化学结构、温敏特性、可注射性能及生物相容性进行表征。研究发现浓度为3.0wt％的PNI10-ene-c(RDGfC)聚合物溶液的低临界溶解温度为34.9-35.8℃，复数粘度为0.441 Pa·s，注入37℃ PBS溶液中可迅速凝胶化，使用HepG2细胞进行三维培养，结果表明，PNI10-ene-c(RGDfC)水凝胶与纯PNIPAm水凝胶、Poly(NIPAm-co-IAc)水凝胶相比，对细胞的促增殖效果显著，仅次于聚苯乙烯组织培养板对HepG2细胞的二维培养，PNI10-ene-c(RGDfC)聚合物中所接枝的RGD序列一定程度上促进了细胞的黏附和增殖。
　　设计制备不同粒径的 CaCO3/CMC微球，通过粒径的筛选，选用50 mg/20mL的CMC与0.1 mol/L的CaCO3制备的微球最佳，粒径为876±27 nm，分散性系数为0.208，CaCO3/CMC中CMC的含量约占10 wt％，CMC诱导微球中的CaCO3形成球霰石。通过自由基接枝聚合对微球进行接枝改性，成功制得CaCO3/CMC-PNIAm微凝胶。对比PNIPAm和CaCO3/CMC-PNIPAm两种微凝胶，其VPTT分别为30.4℃和34.1℃，CaCO3/CMC-PNIPAm微凝胶的温敏性相比有所降低，将该微凝胶注入37℃的PBS溶液中可迅速凝胶化。与PNIPAm微凝胶相比，CaCO3/CMC-PNIPAm微凝胶中的CaCO3/CMC硬球起到了支撑结构的作用，可以更好的促进细胞的增殖。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 可注射水凝胶

1．2 可注射水凝胶分类

1．2．1 化学交联可注射水凝胶

1．2．2 物理交联可注射水凝胶

1．3 可注射水凝胶在生物医学领域的应用

1．3．2 再生医学

1．4 巯基-烯点击化学

1．4．1 点击化学

1．4．2 巯基-烯点击反应机理

1．4．3 巯基-烯点击反应制备水凝胶

1．5 RGD序列短肽

1．6 本课题的研究内容及意义

1．6．1 本课题的研究内容

1．6．2 本课题的研究意义

第二章 基于点击反应的接枝RGD短肽可注射水凝胶的温敏行为和细胞相容性

2．1 引言

2．2 实验原料及仪器设备

2．3 接枝RGD短肽共聚物的制备

2．3．1 试剂的制备

2．3．2 接枝RGD短肽温敏可注射水凝胶的制备

2．4 材料测试与表征

2．4．1 傅里叶变换红外光谱分析(FTlR)

2．4．2 电导率分析

2．4．3 差示扫描量热仪(DSC)

2．4．4 流变分析

2．4．5 粘度分析

2．4．6 紫外分光光度分析(UV)

2．4．7 生物相容性

2．5 结果与讨论

2．5．1 PNIX系列温敏共聚物的化学结构及IAc含量分析

2．5．2 接枝RGD短肽共聚物红外分析

2．5．3 PNIO、PNI 10、PNl 10-ene和PNl 10-ene-c(RGDfC)的IAc含量分析

2．5．4 PNIO、PNI 10、PNl 10-ene和PNl 10-ene-c(RGDfC)的DSC分析

2．5．5 紫外分析

2．5．6 PNIO、PNI 10、PNI 10-ene和PNI10-ene-c(RGDfC)的流变学分析

2．5．7 粘度分析

2．5．8 可注射性能

2．5．9 生物相容性

2．6 本章小结

第三章 CaCO3／CMC-PNIPAm可注射微凝胶结构设计及其性能带表征

3．1 前言

3．2 实验药品及仪器设备

3．3 CaCO3／CMC-PNIPAm可注射微凝胶

3．3．1 试剂的制备

3．3．2 CaCO3／CMC-PNIPAm可注射微凝胶的制备

3．4 材料测试与表征

3．4．1 动态光散射(DLS)

3．4．2 冷场发射扫描电子显微镜(FESEM)

3．4．3 透射电子显微镜(TEM)

3．4．4 X射线衍射测试(XRD)

3．4．5 热重分析(TG)

3．4．6 紫外分光光度分析(UV)

3．4．7 生物相容性

3．5 结果与讨论

3．5．1 GaCO3／CMC流体力学直径粒径分布

3．5．2 CaCO3／CMC的晶型结构和类型

3．5．3 CaCO3／CMC的热失重行为

3．5．4 CaCO3／CMC-PNIPAm微凝胶的形貌和温敏性

3．5．5 CaCO3／CMC-PNIPAm微凝胶的可注射性能

3．5．6 CaCO3／CMC-PNIPAm微凝胶的生物相容性

3．6 本章小结

第四章 研究结论及展望

4．1 研究结论

4．2 展望

参考文献

发表论文与参与科研情况

致谢