基于明胶/N-异丙基丙烯酰胺水凝胶的合成和应用研究

摘要

温敏性水凝胶在外界温度发生改变时，会作出响应，这使其在生物医用领域有着广泛的应用前景，因此也受到了国内外学者的普遍关注。而聚N-异丙基丙烯酰胺类(PNIPAM)水凝胶作为一种典型的温敏性水凝胶，其在低临界相转变温度（LCST,32℃左右），接近人体生理环境温度，会发生相转变，因此被广泛而深入的研究。明胶(gelatin)作为一种天然高分子，因具有生物相容性和细胞低毒性，且侧链中含有大量的活性官能团，可以进行接枝改性，提高了其应用的潜力。本研究以NIPAM和gelatin为主要原料，制备出了一种温敏性水凝胶。主要研究内容如下:
　　1、成功制备了聚（酰化明胶-co-N-异丙基丙烯酰胺）温敏水凝胶。首先利用甲基丙烯酸酐(MA)与gelatin之间的酰化反应，制备出酰化明胶(GelMA)，使用水合茚三酮显色法表征了gelatin的接枝率，接枝率为89.9％。利用NIPAM与GelMA的聚合反应，以过硫酸铵(APS)为引发剂，制备了聚(GelMA-co-NIPAM)(GN)水凝胶。FT-IR谱图表明成功制备了温敏性GN水凝胶。
　　2、研究了GelMA用量对GN水凝胶结构的影响。首先对GN水凝胶干样进行DSC测试，根据比较GelMA与PNIPAM两种分子链所对应Tg的变化，初步推测出GN水凝胶是一种具有以GelMA作为主链，PNIPAM作为侧链的梳型结构的水凝胶。随着GelMA用量增加，PNIPAM的接枝密度变小，GN水凝胶网孔变大，分布变宽。再利用SEM直观观测了GN水凝胶的微观网孔结构，并使用溶剂替置法计算了GN水凝胶的孔隙率，结果都印证了先前的推测。
　　3、研究了GN水凝胶的温敏性。对GN水凝胶溶液进行DSC测试，根据DSC曲线的熔融峰得到TDSC，peak来分析GN水凝胶LCST的变化。结果表明，GelMA用量的增加，使得GN水凝胶的LCST降低。GN-5水凝胶溶液的DSC曲线是一个周期性封闭线圈，这表明GN水凝胶的温敏性是可逆的。
　　4、探索了GN水凝胶在药物控释领域的应用。本研究以布洛芬作为研究药物，研究发现，随着GelMA用量增加，药物释放速率变快，最终药物释放量变大。在12h时，GN-10水凝胶的药物释放量最高，达到83.7％，药物释放的结果与对其微观结构的分析结果是相互佐证的。
　　5、优化了gelatin用量对GN体系的LCST的影响。研究发现gelatin/GN比为2∶3时，体系的LCST有下降，且加入gelatin后，体系在37℃时有了分层现象和一定的溶胀性能，使其在医用敷料领域有潜在应用。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 水凝胶材料

1．1．1 水凝胶简介

1．1．2 水凝胶的来源及分类

1．1．3 水凝胶的形成机理

1．1．4 智能水凝胶

1．2 PNIPAM水凝胶

1．2．1 PNIPAM水凝胶的温敏特性

1．2．2 PNIPAM水凝胶的改性

1．2．4 PNIPAM水凝胶的应用

1．3 明胶材料

1．3．1 明胶材料简介

1．3．2 明胶材料的研究进展

1．4 选题目的、研究内容及主要创新点

1．4．1 选题目的

1．4．2 研究内容

1．4．3 本研究创新点

第二章 基于明胶／N-异丙基丙烯酰胺温敏水凝胶的合成及在药物控释领域的应用

2．1 引言

2．2 实验试剂与设备

2．2．1 实验试剂

2．2．2 实验设备

2．3 实验部分

2．3．1 明胶的接枝改性

2．3．2 明胶接枝率的表征

2．3．3 水凝胶的合成

2．3．4 产物的红外表征

2．3．5 水凝胶的结构表征

2．3．6 水凝胶的温敏性与热可逆性

2．3．7 水凝胶的相态变化

2．3．8 水凝胶的溶胀性能

2．3．9 水凝胶在药物控释领域的应用

2．4 结果与讨论

2．4．1 明胶的改性

2．4．2 GelMA的表征及接枝率的测定

2．4．3 水凝胶的制备

2．4．4 红外表征

2．4．5 水凝胶的网络结构研究

2．4．6 水凝胶的温敏性与热可逆性

2．4．7 水凝胶的相态变化

2．4．8 水凝胶的溶胀性能

2．4．9 水凝胶的药物控释

2．5 小结

第三章 明胶／聚(酰化明胶-co-N-异丙基丙烯酰胺)水凝胶的制备和性能研究

3．1 引言

3．2 实验试剂与设备

3．2．1 实验试剂

3．2．2 实验设备

3．3 实验部分

3．3．1 水凝胶的制备

3．3．2 水凝胶的温敏性

3．3．3 水凝胶的结构表征

3．3．4 水凝胶的相态转变

3．3．5 水凝胶的溶胀性能

3．4．2 明胶用量对GGN水凝胶相转变温度影响的研究

3．4．3 水凝胶的结构分析

3．4．4 水凝胶的相态变化

3．4．5 水凝胶的溶胀性能

3．5 小结

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及已发表的学术论文

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