天然高分子基交联水凝胶的制备与性能

发布时间：2017-03-25 04:01

  本文关键词：天然高分子基交联水凝胶的制备与性能，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来，因价廉易得、可再生、良好的生物相容性和生物可降解性，纤维素、壳聚糖及其衍生物被广泛应用于水凝胶材料的研究中。本论文以羧甲基纤维素（CMC）、羟乙基纤维素（HEC）和羧甲基壳聚糖（CMCS）为原料，制备了三种不同的交联水凝胶材料，有望在药物缓释材料、细胞培养支架以及染料吸附领域得到应用。 以CMC、HEC为原料，以过硫酸铵（APS）为引发剂，以N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,制备了具有pH和离子强度双重响应的CMC/HEC交联水凝胶。研究发现，在pH=5时水凝胶的溶胀度达到最大值，而且CMC/HEC交联水凝胶能对外界pH/离子强度变化产生连续响应性，成功实现了pH/离子强度开关性能。使用傅里叶变换红外光谱（FT-IR）、热分析（TG/DTG）、X-射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）对CMC/HEC交联水凝胶的物化性能进行了表征。以牛血清白蛋白（BSA）作为模型药物，在模拟胃液（pH=1.2）和模拟肠液(pH=7.4)环境下，CMC/HEC交联水凝胶对BSA的缓释率分别为18%和85%，这使其有望在口服药物载体方面得到应用。 为了减少水凝胶制备过程中有毒物质的使用，提高在生物医药领域的应用前景，本论文以CMCS和CMC为原料，以京尼平和无水硫酸钙分别作为化学交联剂和离子交联剂，合成了双交联水凝胶膜。研究发现，制备的水凝胶膜具有pH敏感性，在pH=3.0和7.0处有两个润胀顶点。FT-IR、TG/DTG和SEM分析表明，京尼平与CMCS成功进行了交联反应，水凝胶膜的热稳定性基本没有发生改变，水凝胶膜具有三维网络结构。对水凝胶膜的力学性能进行统计学分析表明，交联剂的加入对水凝胶膜的最大值载荷与韧性有显著影响（p0.05），其中，京尼平的浓度对水凝胶膜的最大值载荷有显著性影响，而Ca2+浓度对水凝胶膜的韧性有显著性影响。在水凝胶膜上培养3T3细胞48h后，显微镜下观察发现，，细胞的生长状况良好，表明该水凝胶膜具有良好的生物相容性。 以京尼平作为单一交联剂，交联CMCS并以CMC增强得到交联水凝胶，探讨了该水凝胶对染料甲基橙和亚甲基蓝的吸附性能。结果表明，制备的交联水凝胶对染料的吸附率受染料初始浓度、交联剂浓度和染料液pH值等因素的影响。当初始浓度为250mg/L时，甲基橙和亚甲基蓝的最大吸附量分别为39.38mg/g和60.86mg/g；当交联剂京尼平的浓度为2.5mM，制备的水凝胶对甲基橙和亚甲基蓝吸附率达到最大值，分别为43%和71%。
【关键词】：水凝胶 羧甲基纤维素 羧甲基壳聚糖 药物缓释 染料吸附
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TQ314.1;TQ427.26
【目录】：

• 摘要5-7
• Abstract7-12
• 第一章 绪论12-29
• 1.1 水凝胶简介12-19
• 1.1.1 水凝胶的定义12
• 1.1.2 水凝胶的分类12-17
• 1.1.3 水凝胶的制备方法17-18
• 1.1.4 水凝胶的表征手段18-19
• 1.2 纤维素及其衍生物水凝胶体系19-22
• 1.2.1 纤维素及其衍生物简介19-21
• 1.2.2 纤维素及其衍生物在水凝胶上的应用21-22
• 1.3 壳聚糖及其衍生物水凝胶体系22-24
• 1.3.1 壳聚糖及其衍生物简介22-23
• 1.3.2 壳聚糖类水凝胶及其应用23-24
• 1.4 水凝胶的应用24-26
• 1.4.1 组织工程24-25
• 1.4.2 药物缓释材料25
• 1.4.3 吸附处理25-26
• 1.5 选题的目的、意义和研究内容26-29
• 1.5.1 选题的目的和意义26-27
• 1.5.2 研究内容27-29
• 第二章 羧甲基纤维素/羟乙基纤维素水凝胶体系的合成、表征及缓释应用29-45
• 2.1 引言29
• 2.2 实验部分29-33
• 2.2.1 试剂与仪器29-31
• 2.2.2 羧甲基纤维素/羟乙基纤维素水凝胶体系的制备31
• 2.2.3 红外(FTIR)分析31
• 2.2.4 热重(TG/DTG)分析31-32
• 2.2.5 X-射线衍射分析（XRD）32
• 2.2.6 形貌分析(SEM)32
• 2.2.7 水凝胶溶胀性能32-33
• 2.2.8 水凝胶对模型药物 BSA 的缓释实验33
• 2.3 结果与讨论33-43
• 2.3.1 CMC/HEC 水凝胶的合成机理33-34
• 2.3.2 红外谱图(FTIR)34-36
• 2.3.3 水凝胶的热分析(TG/DTG)36-37
• 2.3.4 水凝胶的 X-衍射线（XRD）分析37-38
• 2.3.5 水凝胶的形貌分析（SEM）38-39
• 2.3.6 交联剂浓度对水凝胶溶胀性能的影响39-40
• 2.3.7 水凝胶的 pH、离子强度敏感性及其可逆性研究40-42
• 2.3.8 水凝胶在模拟胃肠液环境下对 BSA 的缓释研究42-43
• 2.4 本章小结43-45
• 第三章 双交联水凝胶膜的制备与表征45-60
• 3.1 引言45-46
• 3.2 实验部分46-48
• 3.2.1 试剂与仪器46
• 3.2.2 羧甲基壳聚糖/羧甲基纤维素水凝胶膜的制备46-47
• 3.2.3 全反射傅里叶红外光谱(ATR-FTIR)47
• 3.2.4 CMCS/CMC 水凝胶膜的热分析47
• 3.2.5 水凝胶膜的形貌(SEM)分析47
• 3.2.6 水凝胶膜在不同 pH 值下的溶胀性能47
• 3.2.7 水凝胶膜的力学性能统计学分析及 SPSS 的说明47-48
• 3.2.8 水凝胶膜的细胞相容性48
• 3.3 结果与讨论48-58
• 3.3.1 京尼平交联机理48-50
• 3.3.2 水凝胶膜的全反射傅里叶红外光谱（ATR-FTIR）分析50-51
• 3.3.3 水凝胶膜的热分析（TG/DTG）51-52
• 3.3.4 pH 和京尼平浓度对水凝胶膜溶胀度的影响52-53
• 3.3.5 水凝胶膜的形貌分析(SEM)53-54
• 3.3.6 两种交联剂浓度对水凝胶膜的力学性能的影响54-58
• 3.3.7 水凝胶膜的细胞相容性分析58
• 3.4 本章小结58-60
• 第四章 羧甲基壳聚糖/羧甲基纤维素水凝胶对甲基橙、亚甲基蓝吸附性能研究60-68
• 4.1 引言60-61
• 4.2 实验部分61-63
• 4.2.1 原料与试剂61
• 4.2.2 羧甲基壳聚糖/羧甲基纤维素水凝胶的制备61-62
• 4.2.3 甲基橙标准曲线的绘制62
• 4.2.4 亚甲基蓝标准曲线的绘制62-63
• 4.2.5 水凝胶对甲基橙、亚甲基蓝的吸附试验63
• 4.3 结果与讨论63-67
• 4.3.1 甲基橙、亚甲基蓝初始浓度对吸附量的影响63-64
• 4.3.2 交联剂浓度对水凝胶吸附性能的影响64-66
• 4.3.3 不同 pH 下水凝胶对甲基橙、亚甲基蓝的吸附性能研究66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 结论与展望68-70
• 一、结论68
• 二、创新点68-69
• 三、展望69-70
• 参考文献70-80
• 攻读硕士学位期间的学术成果80-81
• 致谢81-82
• 附件82

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

1 柳明珠，程摂时，钱人元;聚乙烯醇水凝胶溶胀特性研究[J];高分子学报;1996年02期

2 杨银;邵丽;邓阳全;张志斌;;智能水凝胶的制备及其在生物医学中的应用[J];化工新型材料;2010年01期

3 姚新建;陈康;霍俊杰;;丙烯酸水凝胶的制备及pH敏感性研究[J];河北化工;2008年09期

4 江磊;林宝凤;梁兴泉;刘思倩;;壳聚糖及其衍生物水凝胶的研究进展[J];化学通报;2007年01期

5 祝宝东;孟静;王鉴;董维超;;PVA/淀粉接枝P(AA-AM)互穿网络水凝胶的合成与性能研究[J];科学技术与工程;2011年10期

6 马凤国;谭惠民;;CMC-g-CPAM对活性染料的吸附脱色性能[J];印染;2006年15期

  本文关键词：天然高分子基交联水凝胶的制备与性能，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：266604