不同类型壳聚糖复合水凝胶的制备与性能研究

发布时间：2017-12-18 03:24

  本文关键词：不同类型壳聚糖复合水凝胶的制备与性能研究

  更多相关文章： 壳聚糖 复合水凝胶 人工眼角膜 抑菌性 生物相容性

【摘要】：本课题采用不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖(CS),与纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以物理交联法和粒子致孔法制备n-HA/PVA/CS复合水凝胶,并对其相关性能进行研究。在此基础上,对其抑菌性及在模拟体液中相关性能进行深入研究,旨在得到综合性能优良,并具有良好抑菌性及稳定性的人工角膜支架材料。人工角膜可用于角膜盲患者的治疗,目前由于供体角膜的严重不足,使得人工角膜成为研究热点。大多数人工角膜是由多孔裙边支架和光学中心两部分组成。其中裙边支架材料是与植床直接接触的部分,起到与人眼组织细胞融合的作用,但是大部分异质材料与人体组织间并不能很好的相容,并且在植入后,常常会出现角膜脱出,发炎等并发症,所以寻找具有良好生物相容性的支架材料成为人工角膜发展的突破口。壳聚糖由于其独特的生物来源和良好的生物相容性及抑菌性,广泛的被人们运用于各种生物材料和制药方面。壳聚糖可以抑制微生物生长,也能促进上皮细胞生长、有利于新生组织的结构重塑和构建等活性,该功能正适合于人工角膜支架材料中使用。多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶有很好的柔韧性,能够减少对周围细胞和组织的机械刺激。它的三维网络结构和良好的生物相容性有利于成纤维细胞的生长和胶原沉积,更重要的是该多孔复合水凝胶具有以往水凝胶没有的抑菌性能。基于以上性质,多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶可用作人工角膜裙边支架材料。本论文的具体研究内容和结果如下:1.通过控制变量法选取不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖,用物理交联法及粒子致孔法制备不同的壳聚糖复合水凝胶材料,考察壳聚糖的类型对复合水凝胶含水率、力学性能、溶胀等性能的影响,除此之外,通过SEM、XRD对复合水凝胶材料的表面形貌、结构进行研究。结果表明,多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶中孔相互贯通且呈均匀分布。在控制壳聚糖脱乙酰度不变时,壳聚糖复合水凝胶的含水率随着壳聚糖分子量的增大而减小;在控制分子量不变时,壳聚糖复合水凝胶的含水率随着壳聚糖脱乙酰度增大而增大后减小。不同类型复合水凝胶的含水率普遍较高,均在0.7-0.8之间。在控制壳聚糖分子量不变时,壳聚糖聚糖复合水凝胶拉伸强度随着壳聚糖脱乙酰度增大增加;控制脱乙酰度不变时,拉伸强度是随着壳聚糖分子量的升高逐渐增大,但拉伸强度整体上在0.2~0.55mpa范围之间。脱乙酰度越高,水凝胶的溶胀比越高;壳聚糖分子量越低,其水凝胶的溶胀比越高。2.通过比浊法和平板法研究了不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖原料以及相应的n-ha/pva/cs复合水凝胶材料的抗菌性能、最低抑菌浓度。同时通过抑菌性能结果推断总结壳聚糖抑菌机理。结果显示,n-ha/pva/cs复合水凝胶对革兰氏阴性菌大肠杆菌(escherichiacoli,e.coli)、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus,s.aureus)的最小抑菌浓度均为0.5g/l;在该复合水凝胶浓度为2.0g/l时具有良好的抑菌效果,对s.aureus的抑菌率为84%,对e.coli的抑菌率达到99%。在控制分子量为20万时,壳聚糖对e.coli、s.aureus的抑制趋势虽有稍稍不同,但大体上都是随着脱乙酰度增大而增大,91.1%脱乙酰度的壳聚糖抑菌性最佳。这是由于壳聚糖的脱乙酰度越高,游离胺基团就增多,则壳聚糖与细菌壁上类脂多糖类物质、磷壁酸的结合也会增加,这样使得细菌的繁殖受阻,起到抑菌效果。在控制脱乙酰度为80.9%时,cs分子量对抑菌性能影响虽有稍稍不同,但大体上的趋势是随着分子量的增加,其抑菌性能也增大,随后到了一定分子量后,随着分子量的增大而降低,其中分子量为20万的壳聚糖抑菌性最佳。出现这种变化趋势的原因是壳聚糖可从两种方式来抑菌。当分子量很小时,壳聚糖进入细胞壁的空隙结构,吸附阴离子物质,干扰细胞代谢来达到抑菌目的。当分子量逐渐增大时,不仅可以以上述方式抑菌,而且开始可以通过另一种方式抑菌,壳聚糖分子可在细胞壁外形成致密外膜,阻止营养物质进入细菌细胞,从而到达抑菌目的。当分子量达到一定值后,第一种抑菌机理就不再适用,那么其壳聚糖的抑菌性将下降。3.研究在模拟体液中不同类型壳聚糖的n-ha/pva/cs复合水凝胶的相关性能,主要研究模拟体液ph值变化,模拟体液中壳聚糖缓释量变化,材料失重率变化、力学性能变化、形貌变化等。结果显示,ph值稳定在7.2-7.3之间,失重率在15%左右,拉伸强度降低,范围在15%-25%之间,壳聚糖的缓释量根据不同类型而不同,分子量为0.24万的壳聚糖水凝胶的壳聚糖缓释量最高,浸泡16天后可高达0.8 g/L,分子量为20万、80-100万的壳聚糖水凝胶的缓释量为0.5 g/L左右。而材料形貌没有太大改变,只是孔隙会稍微增大。总体而言,壳聚糖复合水凝胶的稳定性比较好,适合长期植入人眼使用,而壳聚糖的缓释有利于细胞和纤维细胞嵌入多孔支架材料中提供生长空间。
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O648.17

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈仕艳;吕志敏;;3种壳聚糖膜的制备及性能比较[J];化工时刊;2006年04期

2 蒋寅;翟青;郭桦;谭辉;郭祀远;;壳聚糖对锌(铁)离子的配位特性及其配合物的应用[J];现代食品科技;2007年09期

3 刘红，，杨定国;壳聚糖研究应用近况[J];淮海工学院学报(自然科学版);1996年02期

4 吴国杰,黎碧娜,崔英德,陈新健;壳聚糖膜的研制[J];现代化工;2000年06期

5 岳晓华,沈月新;可食性壳聚糖膜性能的研究[J];食品科学;2002年08期

6 郑 化,杜予民;N-醚基壳聚糖的合成及膜的结构与性能[J];武汉大学学报(理学版);2002年02期

7 隋雪燕,许振良,张文清,金鑫荣,李守义;种子包衣壳聚糖膜性能的研究[J];膜科学与技术;2003年01期

8 宋常春,王晓鹏,杜宇华;壳聚糖膜的制备及对植物色素富集作用的研究[J];安徽技术师范学院学报;2003年04期

9 罗晓,罗人明,陈晓;壳聚糖及其衍生物的生物抑制作用[J];精细与专用化学品;2003年05期

10 许才利,王德大,张爱琴,唐星华;壳聚糖功能膜[J];江西化工;2003年04期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 李玉红;赵孔双;宋超;韩英;;壳聚糖膜对几种有机物的吸附和释放过程的实时介电监测[A];中国化学会第十届胶体与界面化学会议论文摘要集[C];2004年

2 曾淼;张廷安;吕国志;豆志河;刘燕;牛丽萍;赵秋月;王颖;;壳聚糖在冶金中的应用[A];第十七届（2013年）全国冶金反应工程学学术会议论文集（上册）[C];2013年

3 史新元;谭天伟;;新型壳聚糖接触镜材料的研究[A];2002年材料科学与工程新进展（下）——2002年中国材料研讨会论文集[C];2002年

4 蔡萱;陈黎;沈新宇;童华;;壳聚糖凝胶有机模板对碳酸钙晶型和聚集态的调控研究[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集（第4分册）[C];2010年

5 李若慧;程艳玲;;壳聚糖在新型药物制剂中的作用[A];2008全国功能材料科技与产业高层论坛论文集[C];2008年

6 杨媛;李立华;容建华;周长忍;;新型生物降解交联剂的制备及其在壳聚糖交联膜中的应用[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年

7 李映苓;唐智杰;赵逸云;李学习;;有序壳聚糖膜的制备及其对岩白菜素渗透性能研究[A];中国化学会第四届有机化学学术会议论文集[C];2005年

8 胡瑜;陈浩凡;;壳聚糖衍生物的应用进展[A];中国生物医学工程进展——2007中国生物医学工程联合学术年会论文集（下册）[C];2007年

9 叶文婷;陈亚芍;潘欣;;利用阴极液相等离子体技术制备钛基含钙磷的壳聚糖膜[A];第十四届全国等离子体科学技术会议暨第五届中国电推进技术学术研讨会会议摘要集[C];2009年

10 王靖;卢欣;池萍;刘昌胜;;壳聚糖／聚肽共混膜的制备表征及性能研究[A];2005年上海市医用生物材料研讨会论文汇编[C];2005年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 聂柳慧 韩永生;用壳聚糖膜作保鲜包装材料的研究[N];中国包装报;2011年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 黎小平;壳聚糖对乙酸诱导的直肠损伤和痔瘘切除术后创面的影响[D];南方医科大学;2015年

2 张聪璐;离子液体中壳聚糖改性及改性材料的吸附性能研究[D];东北大学;2014年

3 臧圣奇;生物降解复合材料联合颌骨骨髓间充质干细胞促进不同类型骨缺损修复的实验研究[D];第四军医大学;2015年

4 赵亮;壳聚糖及其衍生物作为药物载体促骨再生作用的研究[D];吉林大学;2016年

5 李蕾;静电纺丝壳聚糖纳米纤维膜的制备及对六价铬离子吸附的研究[D];中国科学院研究生院(过程工程研究所);2016年

6 马士卿;壳聚糖不对称引导骨组织再生膜的研究[D];天津医科大学;2016年

7 屈建;基于金属离子配位作用增强壳聚糖三维材料的研究[D];浙江大学;2011年

8 曹文灵;壳聚糖用于周围神经修复的基本科学问题研究[D];清华大学;2005年

9 郭鸣鸣;壳聚糖在几种食品抗菌包装中的应用研究[D];江南大学;2015年

10 唐星华;壳聚糖交联接枝改性及性能研究[D];湖南大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 石伟健;壳聚糖/明胶基复合材料构建与性质研究[D];华南理工大学;2015年

2 唐阳;季铵化壳聚糖基碘生物材料的制备及性能表征[D];上海工程技术大学;2015年

3 姚蓝;壳聚糖—泛影葡胺微球的制备与性能研究[D];华南理工大学;2015年

4 夏婷;新型壳聚糖载药系统的制备及性能的研究[D];北京协和医学院;2015年

5 巴格那;可注射性纳米壳聚糖骨形成蛋白-2复合体用于大鼠实验性牙周炎的效果研究[D];兰州大学;2015年

6 何莹;静电纺壳聚糖/聚己内酯纳米纤维膜对骨髓间充质细胞的体外实验研究[D];安徽医科大学;2015年

7 孙贺春;新型抗菌材料CS-g-PEI的合成及性能研究[D];安徽中医药大学;2015年

8 李晔;N-琥珀酰壳聚糖载siRNA抗肿瘤作用研究[D];南京理工大学;2015年

9 覃王;壳聚糖基纳米纤维多孔膜的制备及其对Cu~(2+)和Pb~(2+)吸附性能研究[D];福建师范大学;2015年

10 刚晓敏;载药的多尺度仿骨结构壳聚糖/磷灰石复合材料[D];哈尔滨工业大学;2015年

本文编号：1302624