改性N-异丙基丙烯酰胺/聚天冬氨酸互穿温度-PH敏感水凝胶的合成及运用

摘要

为了克服传统智能水凝胶响应速率慢、力学性能差、响应性单一等问题，将不同种水凝胶进行互穿结合就是一种高效便捷的方法，互穿后的水凝胶可以同时拥有几种组分的优点，达到成分之间功能的互补结合，是一种具有较大潜力的改性措施。
　　在本研究中将具有pH敏感性的聚天冬胺酸(PASP)水凝胶互穿到能响应温度刺激的改性的聚（N-异丙基丙烯酰胺-甲基丙烯酸丁酯)(PNIPAM-BMA)水凝胶基质中，其中，PNIPAM水凝胶赋予了互穿水凝胶温度敏感性，BMA的改性增加了互穿水凝胶的机械性能。PASP水凝胶的掺入不仅修改了互穿水凝胶网络的架构和孔径，且由于其具有pH敏感性使合成的水凝胶同时具有了温度和pH两种刺激响应性。基于此，制备出了一种新型的互穿聚合物网络(PASP/P(NIPAM-BMA))水凝胶。
　　首先对制备出的互穿(PASP/P(NIPAM-BMA))水凝胶进行充分的表征包括FT-IR、XRD、SEM以及机械性能和溶胀性能等。其次，在表征的基础上，将抗癌药物阿糖胞苷(CYT)作为模型药物包载到(PASP/P(NIPAM-BMA))水凝胶中，体外释放结果表明CYT的释放速率与环境温度和释放介质的pH值具有较大的关系。不用条件下药物释放差异可达到30％，说明制备的互穿互穿水凝胶具有较好的pH-温度敏感性。在MTT实验中，空白互穿水凝胶浸提液作用细胞48h后，7701细胞和A549细胞的存活率均于94％以上，表明所有空白互穿水凝胶无细胞毒性，具有良好的生物相容性。而将载药水凝胶的浸提液作用A549细胞48h后发现A549细胞的存活率与包载的药物的浓度有较大的相关性，当药物的浓度升高时，细胞活力同时降低。例如，当药物浓度为5μg/mL时，药物原始溶液和从水凝胶中释放的药物溶液可以分别杀死63％和70％的A549细胞，而当药物浓度为40μg/mL时，可以分别杀死85％和80％的A549细胞。这一结果证明从水凝胶中释放的药物分子CYT仍然具有较好生物活性。
　　最后，为了进一步扩大该互穿水凝胶的运用范围，还将制备出的互穿(PASP/P(NIPAM-BMA))水凝胶运用于时间温度指示器(TTI)中，在优化出时间温度指示器体系的基础上，将(PASP/P(NIPAM-BMA))水凝胶作为时间温度指示器体系中双酶固定的载体。结果证明，用水凝胶作为酶的载体随着时间温度的变化能产生阶段性明显的颜色变化且并不影响酶的活性，符合时间温度指示器的条件。
　　总之，制备出的互穿(PASP/P(NIPAM-BMA))水凝胶一方面可用于药物储存和递送。另一方面，也可作为有效的酶载体运用于时间温度指示器，在分子储存和递送系统方面具有潜在的运用情景。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 水凝胶

1．1．1．水凝胶的分类

1．1．2 水凝胶的表征方法

1．2 智能水凝胶

1．2．1 智能水凝胶的类别及响应原理

1．2．2 智能水凝胶的运用

1．3 本课题研究的目的及意义

1．4 本课题研究的主要内容

第二章 均聚互穿PASP／P(NIPAM-BMA)水凝胶的制备及其表征

2．1 引言

2．2 实验仪器及试剂

2．3 实验方法

2．3．1 均聚互穿PASP／P(NIPAM-BMA)水凝胶的制备

2．3．2 均聚互穿PASP／P(NIPAM-BMA)水凝胶的表征

2．4 结果与讨论

2．4．1 均聚互穿PASP／P(NIPAM-BMA)水凝胶的制备及示意图

2．4．2 红外谱图分析

2．4．3 XRD测试

2．4．4 热重(TGA)分析

2．4．5 水凝胶的外观SEM测试

2．4．6 机械性能

2．4．7 溶胀性能

2．5 本章小结

第三章 水凝胶在抗肿瘤药物释放中的运用

3．1 引言

3．2 实验仪器及试剂

3．3 实验方法

3．3．1 抗癌药物CYT包载及释放

3．3．2 体外细胞实验

3．4 结果与讨论

3．4．1 水凝胶体外释药实验

3．4．2 水凝胶的细胞实验

3．5 本章小结

4．1 引言

4．2 实验仪器及试剂

4．3 实验方法

4．3．1 TTI双酶体系参数的确定

4．3．2 双酶TTI动力学分析及数学建模

4．3．3 基于互穿水凝胶做载体的双酶TTI的实际运用

4．4 结果与讨论

4．4．1 TTI双酶体系参数的确定

4．4．2 双酶型TTI动力学分析及数学建模

4．4．3 基于互穿水凝胶做载体的双酶TTI的实际运用

4．5 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 结论

5．2 创新点

5．3 展望

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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