基于动态共价键构筑功能性水凝胶

发布时间：2021-04-17 00:08

　　凝胶是具有三维空间结构的聚合物网络,它能够吸收大量的溶剂,三维空间网络可以由小分子或大分子（包括蛋白质分子）形成。尽管凝胶具有许多优异的性能,但它们的理想性能常常在宏观或微观尺寸的裂纹损坏时发生变化或甚至丧失,限制其使用寿命。为了应对这一挑战,“智能”软材料-自修复凝胶出现了,智能凝胶具有对pH、交流电（AC）、紫外光、温度、电场和磁场等外部刺激作出反应的能力。但是,由于这些强烈的外部刺激严重阻碍了它们在体内的生物医学应用。然而,水凝胶是一类特殊的凝胶,其中溶胀剂是水,其具有良好的生物相容性、水渗透性,而且通过人工合成可得到不同微观结构和性能的水凝胶材料。在水凝胶中,酶可以在温和条件下与药物,蛋白质和活细胞具有很好的生物相容性,与直接用酸或其他强烈的刺激响应调节的自修复过程相比,酶调控的自修复不仅可以显著提高水凝胶的修复效率,而且可以保持水凝胶网络的均一性和生物体的活性。此外,除了用水凝胶模拟生物体自修复功能外,生物体组织器官以及肌肉运动的模拟也是一个重要的研究领域。而蛋白质水凝胶在该领域具有突出贡献,其具有许多独特的特点和优势,内在的生物友好性和生物可降解性,可以提供人造微环境,高度... 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：144 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
中文摘要
abstract
第一章 前言
    1.1 自修复凝胶
        1.1.1 自修复凝胶的分类
        1.1.2 物理自修复凝胶
            1.1.2.1 疏水相互作用
            1.1.2.2 主-客体相互作用
            1.1.2.3 氢键
            1.1.2.4 聚合物-纳米复合相互作用
            1.1.2.5 分子间多相互作用
        1.1.3 化学自修复凝胶
            1.1.3.1 苯硼酸酯络合物
            1.1.3.2 二硫键
            1.1.3.3 亚胺键（Schiff）
            1.1.3.4 酰腙键
            1.1.3.5 Diels-Alder反应
    1.2 自修复凝胶的应用
        1.2.1 涂料/密封胶/组织粘合剂
        1.2.2 可注射水凝胶在药物/细胞递送领域的应用
        1.2.3 自修复凝胶展望
    1.3 蛋白质水凝胶
        1.3.1 物理交联的蛋白质水凝胶
            1.3.1.1 由卷曲螺旋结构域聚集驱动的物理水凝胶
            1.3.1.2 由蛋白质-蛋白质/肽相互作用形成的物理水凝胶
            1.3.1.3 基于多肽逆温度转变的物理蛋白质水凝胶
        1.3.2 化学交联蛋白质水凝胶
            1.3.2.1 通过酪氨酸残基交联
            1.3.2.2 通过赖氨酸交联
            1.3.2.3 通过半胱氨酸残基的硫醇-烯化学交联
    1.4 蛋白质水凝胶的应用
        1.4.1 用蛋白质水凝胶模拟肌肉的力学性能
        1.4.2 3D生物打印
        1.4.3 蛋白质水凝胶的展望
    本文立论依据
    参考文献
第二章 基于柱芳烃的酶调控快速自修复水凝胶
    2.1 设计思路
    2.2 实验部分
        2.2.1 实验材料
        2.2.2 试验仪器
        2.2.3 实验方法
            2.2.3.1 全甲氧基柱[5]芳烃的合成（1a）
            2.2.3.2 全羟基柱[5]芳烃的合成（1b）
            2.2.3.3 全酯化柱[5]芳烃的合成（2a）
            2.2.3.4 全肼柱[5]芳烃的合成（2b）（成胶因子）
4000(DF-PEG₄₀₀₀)的合成（成胶因子）">            2.2.3.5 双醛基PEG₄₀₀₀(DF-PEG₄₀₀₀)的合成（成胶因子）
            2.2.3.6 扫描电子显微镜（SEM）样品的制备方法
            2.2.3.7 流变测试方法
            2.2.3.8 拉伸测试方法
    2.3 实验结果与讨论
        2.3.1 水凝胶的制备与表征
        2.3.2 流变测试结果分析
x与CAT）活性测试">        2.3.3 双酶（GO_x与CAT）活性测试
x活性测试（间接法）">            2.3.3.1 GO_x活性测试（间接法）
            2.3.3.2 CAT活性测试（直接法）
        2.3.4 自修复性能的测定
            2.3.4.1 切断修复及拉伸测试
            2.3.4.2 水凝胶的多段修复实验
            2.3.4.3 水凝胶的划痕修复实验
            2.3.4.4 水凝胶内部扩散性质的研究
        2.3.5 分散碳纳米管的导电水凝胶的制备与表征
            2.3.5.1 设计思路
            2.3.5.2 导电水凝胶的制备与表征
            2.3.5.3 导电水凝胶的自修复与导电性能研究
    2.4 本章小结
    参考文献
第三章 快速自修复的蛋白质水凝胶
    3.1 设计思路
    3.2 实验部分
        3.2.1 实验材料
        3.2.2 试验仪器
        3.2.3 实验方法
            3.2.3.1 BSA蛋白质水凝胶的制备
            3.2.3.2 红外光谱测试
            3.2.3.3 圆二色谱测试（CD）
            3.2.3.4 扫描电子显微镜（SEM）表征
            3.2.3.5 流变测试
            3.2.3.6 拉伸测试
            3.2.3.7 光镜测试
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 红外光谱分析
        3.3.2 BSA还原蛋白质水凝胶的结构研究
        3.3.3 BSA还原蛋白质水凝胶自修复性能的研究
        3.3.4 BSA还原蛋白质水凝胶划痕修复的研究
        3.3.5 BSA还原蛋白质水凝胶流变性质的研究
        3.3.6 BSA还原蛋白质水凝胶多断裂界面的自修复研究
        3.3.7 CD测试研究
        3.3.8 BSA还原蛋白质水凝胶可注射性能的研究
        3.3.9 细胞毒性实验结果分析
    3.4 本章小结
    参考文献
第四章 模拟肌肉生物力学行为的高伸缩性蛋白质水凝胶
    4.1 设计思路
    4.2 实验部分
        4.2.1 实验材料
        4.2.2 试验仪器
        4.2.3 实验方法
            4.2.3.1 水凝胶的制备
            4.2.3.2 流变测试方法
            4.2.3.3 拉伸测试方法
            4.2.3.4 扫描电子显微镜测试（SEM）
            4.2.3.5 原子力显微镜测量（AFM）
            4.2.3.6 圆二色谱测试（CD）
            4.2.3.7 水凝胶的溶胀实验
            4.2.3.8 蛋白质混合水凝胶的细胞毒性实验
    4.3 实验结果与讨论
        4.3.1 蛋白质水凝胶结构分析
        4.3.2 流变测试结果分析
        4.3.3 拉伸测试结果分析
        4.3.4 蛋白质混合水凝胶的溶胀实验
        4.3.5 细胞毒性实验结果分析
    4.4 本章小结
    参考文献
结论
作者简历
博士期间发表的论文
致谢



本文编号：3142424