明胶-结冷胶水凝胶的设计制备及性能研究
发布时间：2021-11-23 02:28
作为人体的重要组成部分,软骨组织具有消除负重压力,保护骨骼免于直接受损的作用。然而,由于缺少神经淋巴网络,外伤、疾病和衰老引起的软骨损伤往往难以实现自我修复。作为一种三维网络材料,水凝胶的含水量、结构和物理性质都类似于软组织,有望用作软骨替代材料。本文选用生物相容性较好的明胶（Gel）和低酰基结冷胶（GG）为原料,结合羟基磷灰石（Hap）,通过不同的交联方式构建水凝胶网络,并系统表征了其结构及性能,评价了其作为软骨替代材料的可能性。（1）首先,使用Na IO4氧化GG,得到含醛基（-CHO）的氧化结冷胶（OG）。傅里叶红外光谱（FTIR）验证了所得产物中含有醛基基团,是氧化结冷胶。根据醛基含量测试结果,得到了合适的结冷胶氧化条件:温度为40°C,氧化时间为8 h,GG与Na IO4质量比为1:0.9。动态光散射（DLS）粒径测试结果表明,OG相对于GG,粒径主要由518.4 nm减小至269.0 nm,粒径分布较窄,有利于OG的交联反应。接着,利用OG、Gel和Ca2+制备了Gel-OG单/双网络结构水凝胶。FTIR结果...
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胶原蛋白水解成明胶示意图[28]
1绪论5再分离得到的[35]。工业上，结冷胶主要利用多种Sphingomonaspaucimobilis菌株产得的[36]。由发酵液中分离得到结冷胶需经历多个步骤，包括加热、离心、沉淀、重悬和透析，最终对纯化后的结冷胶进行自然干燥和冷冻干燥操作[37]。其中，提取步骤、细菌数量、温度（30oC）和pH（6.5-7）等条件都会影响所提取结冷胶的物理性能、质量和纯度[38]。现有工业生产的结冷胶分为两类，第一类是酰化结冷胶，或称为高酰基结冷胶，这是结冷胶的天然存在形式；第二类是利用碱处理制得的结冷胶，称为脱酰结冷胶或低酰基结冷胶[39]。其中，低酰基结冷胶已被大量地应用于食品、美妆和生物制药等行业。从结构上来说，结冷胶是一种线性的阴离子型多糖，重复单元由四个单糖以一定排列方式组合而成，重均分子量大致为500kDa[40]。它由约50000个碳水化合物单元组成，以天然形态（高酰基结冷胶）存在。研究称，可以通过热碱法简单地除去高酰基结冷胶上的两个取代基，得到商业上应用最广的低酰基结冷胶[41]。此外，低温下，结冷胶分子具有双螺旋的结构，而在高温下，它们则以无规卷曲的形式存在[42]。图1.2为高酰基以及低酰基结冷胶分别对应的化学结构式。图1.2高酰基及低酰基结冷胶的化学结构式[37]Figure1.2Thechemicalstructureofhighacyl(acylated)andlowacyl(deacylated)gellangum[37]此外，结冷胶具有较好的热响应性[43]、细胞相容性[44;45]及一定的延展性[35]，
1绪论6且无毒性[46;47]，在材料制备过程中具有耐热与耐酸的特性[48]。单一的结冷胶水凝胶质硬，表现出刚性和较好的热稳定[49]。而结冷胶水凝胶往往显示出较好的弹性和柔性。据报道，结冷胶与标准细胞培养基通过简单交联即可形成结冷胶自交联水凝胶，无需添加其他离子[50]。目前，已有大量研究以结冷胶为原料，构建生物材料应用于软骨组织工程中[41;51;52]。例如，Oliveira等人利用结冷胶的生物特性制备出一种可注射型水凝胶，用于治疗兔膝关节缺损，并获得了较好的效果[53]。此外，Jamshidi等人开发一种由结冷胶和纳米羟基磷灰石形成的生物材料，并证明它为骨组织再生提供了良好的基质环境[54]。（4）壳聚糖图1.3甲壳素与壳聚糖的化学结构式Figure1.3Thechemicalstructureofchitinandchitosan作为一种阳离子型多糖物质，壳聚糖的重复单元中包括N-氨基葡萄糖的单糖分子环以及N-乙酰氨基葡萄糖的单糖分子环[55]。壳聚糖主要是利用碱性（浓NaOH）或酶（脱乙酰基酶）促水解作用，将甲壳素部分或全部脱乙酰化而获得的[56]，图1.3为甲壳素与壳聚糖对应的化学结构式。由于其来源与合成方法不同，壳聚糖的分子量一般分布于300至1000kDa之内，可达到50%至95%的脱乙酰度。脱乙酰度与聚合物链中游离氨基数目是决定壳聚糖物理、化学和生物学特性的两个关键因素，游离氨基还可以为壳聚糖提供一定的正电荷。此外，壳聚糖通常表现出良好的生物活性、抗微生物活性和可降解性，对应较低的免疫原性。因此，它已被大量应用于粒子释放、基因医疗以及组织工程中[57-59]。特别地，壳聚
【参考文献】：
期刊论文
[1]An amino acid-based gelator for injectable and multi-responsive hydrogel[J]. Wei Xiong,Hantao Zhou,Chong Zhang,Hua Lu. Chinese Chemical Letters. 2017(11)
本文编号：3512938
【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校
【文章页数】：87 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
胶原蛋白水解成明胶示意图[28]
1绪论5再分离得到的[35]。工业上，结冷胶主要利用多种Sphingomonaspaucimobilis菌株产得的[36]。由发酵液中分离得到结冷胶需经历多个步骤，包括加热、离心、沉淀、重悬和透析，最终对纯化后的结冷胶进行自然干燥和冷冻干燥操作[37]。其中，提取步骤、细菌数量、温度（30oC）和pH（6.5-7）等条件都会影响所提取结冷胶的物理性能、质量和纯度[38]。现有工业生产的结冷胶分为两类，第一类是酰化结冷胶，或称为高酰基结冷胶，这是结冷胶的天然存在形式；第二类是利用碱处理制得的结冷胶，称为脱酰结冷胶或低酰基结冷胶[39]。其中，低酰基结冷胶已被大量地应用于食品、美妆和生物制药等行业。从结构上来说，结冷胶是一种线性的阴离子型多糖，重复单元由四个单糖以一定排列方式组合而成，重均分子量大致为500kDa[40]。它由约50000个碳水化合物单元组成，以天然形态（高酰基结冷胶）存在。研究称，可以通过热碱法简单地除去高酰基结冷胶上的两个取代基，得到商业上应用最广的低酰基结冷胶[41]。此外，低温下，结冷胶分子具有双螺旋的结构，而在高温下，它们则以无规卷曲的形式存在[42]。图1.2为高酰基以及低酰基结冷胶分别对应的化学结构式。图1.2高酰基及低酰基结冷胶的化学结构式[37]Figure1.2Thechemicalstructureofhighacyl(acylated)andlowacyl(deacylated)gellangum[37]此外，结冷胶具有较好的热响应性[43]、细胞相容性[44;45]及一定的延展性[35]，
1绪论6且无毒性[46;47]，在材料制备过程中具有耐热与耐酸的特性[48]。单一的结冷胶水凝胶质硬，表现出刚性和较好的热稳定[49]。而结冷胶水凝胶往往显示出较好的弹性和柔性。据报道，结冷胶与标准细胞培养基通过简单交联即可形成结冷胶自交联水凝胶，无需添加其他离子[50]。目前，已有大量研究以结冷胶为原料，构建生物材料应用于软骨组织工程中[41;51;52]。例如，Oliveira等人利用结冷胶的生物特性制备出一种可注射型水凝胶，用于治疗兔膝关节缺损，并获得了较好的效果[53]。此外，Jamshidi等人开发一种由结冷胶和纳米羟基磷灰石形成的生物材料，并证明它为骨组织再生提供了良好的基质环境[54]。（4）壳聚糖图1.3甲壳素与壳聚糖的化学结构式Figure1.3Thechemicalstructureofchitinandchitosan作为一种阳离子型多糖物质，壳聚糖的重复单元中包括N-氨基葡萄糖的单糖分子环以及N-乙酰氨基葡萄糖的单糖分子环[55]。壳聚糖主要是利用碱性（浓NaOH）或酶（脱乙酰基酶）促水解作用，将甲壳素部分或全部脱乙酰化而获得的[56]，图1.3为甲壳素与壳聚糖对应的化学结构式。由于其来源与合成方法不同，壳聚糖的分子量一般分布于300至1000kDa之内，可达到50%至95%的脱乙酰度。脱乙酰度与聚合物链中游离氨基数目是决定壳聚糖物理、化学和生物学特性的两个关键因素，游离氨基还可以为壳聚糖提供一定的正电荷。此外，壳聚糖通常表现出良好的生物活性、抗微生物活性和可降解性，对应较低的免疫原性。因此，它已被大量应用于粒子释放、基因医疗以及组织工程中[57-59]。特别地，壳聚
【参考文献】：
期刊论文
[1]An amino acid-based gelator for injectable and multi-responsive hydrogel[J]. Wei Xiong,Hantao Zhou,Chong Zhang,Hua Lu. Chinese Chemical Letters. 2017(11)
本文编号：3512938
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/hxgylw/3512938.html
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