葡聚糖水凝胶的制备
发布时间：2021-04-12 09:55
葡聚糖是一种常用的生物大分子材料,在水凝胶领域中得到了广泛的应用,但是葡聚糖主链上均为羟基,所以其反应活性不高,改性较为困难,因此为了提高其在应用中的实用性赋予其一定的智能响应性,在本文中尝试将羧基引入葡聚糖中,不仅保留了葡聚糖的生物相容性还提高了它的溶解性,为后续反应的进行提供了可能。本实验中以二氯乙酸作为羧化剂向葡聚糖中引入了羧基,成功制备了羧甲基葡聚糖。在羧甲基葡聚糖的制备过程中通过改变NaOH的浓度、羧化剂的用量、反应的温度及反应时间探究影响羧甲基葡聚糖取代度的因素。研究结果表明:当NaOH浓度为50%、二氯乙酸的用量为15ml、反应温度在60℃、反应时间为5h时制备了取代度较高的羧甲基葡聚糖。通过将硫代甘油氧化形成二硫键,并将其作为交联剂将羧甲基葡聚糖与果胶交联在一起形成大分子水凝胶。通过傅里叶红外光谱,拉曼光谱,扫描电镜,流变测试,溶胀性能测试,释药行为及降解性能等表征手段对含有二硫键的水凝胶的物理和化学性能进行表征,综合红外和拉曼的分析结果发现氧化后的硫代甘油的巯基红外吸收峰消失,且在拉曼光谱中的500cm-1左右处可以检测到属于二硫键的特征峰,表明...
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯-聚合物复合物组成的双网络水凝胶
第1章绪论31.3.3离子相互作用交联众所周知海藻酸盐是可以通过离子相互作用交联的聚合物的实例如图1.2所示。海藻酸盐是带有甘露糖醛酸和葡萄糖醛酸残基的多糖，可以通过钙离子交联[7]，交联是在室温和生理pH下进行。因此，藻酸盐凝胶经常被用做活细胞的包裹[8]和蛋白质的释放[9]。有趣的是，可以通过用螯合剂从凝胶中提取钙离子破坏凝胶的稳定性。将海藻酸钠溶液喷洒到氯化钙水溶液中，得到由海藻酸钠微粒子释放的蛋白质，可以用阳离子聚合物，如壳聚糖和聚赖氨酸[10]，来调节这些微粒子的释放。聚[二-（羧基苯乙氧基）磷腈]（PCPP）也是可以像藻酸盐一样与Ca2+交联的合成聚合物，凝胶微珠就是通过将PCPP水溶液喷洒在氯化钙水溶液中制备而得的，这种离子水凝胶在生理条件下会降解。图1.2离子交联水凝胶1.3.4结晶交联聚乙烯醇（PVA）是水溶性聚合物，当PVA水溶液在室温下保存时，它们会逐渐形成凝胶，但机械强度较低。有趣的是，一旦这种聚合物的水溶液经历了冻融过程，就会形成坚固而高弹性的凝胶[11]。凝胶的性质取决于PVA分子量、PVA在水中的浓度、冻结的温度和时间以及冻结的次数。凝胶的形成归因于PVA晶体的形成，该晶体在聚合物中成为物理交联点，使用优化条件制备的凝胶在37℃下可稳定6个月[12]。物理交联的水凝胶通常由多嵌段共聚物或接枝共聚物获得。后者可以由水溶性聚合物主链组成，例如连接有疏水单元的多糖，或包含水溶性接枝的疏水链。其他报道的交联方法包括氢键[6]，悬浮聚合[13]，相同基团的辐照化学反应[14]和蛋白质交联[15]，但涉及到交联剂，该交联剂通常有毒且会影响凝胶的稳定性。由于这些原因，现在存在可以通过几种交联方法制备物理交联的水凝胶，例如离子相互作用结晶，氢键，蛋
乃??捍俳?嗽谏?物医学领域的潜在应用。刘云霄等[40]研究了一种新型的基于明胶-葡聚糖的水凝胶，适用于平滑肌细胞（SMC）的3D封装和内皮细胞（EC）的2D培养。在这项研究中，用甲基丙烯酸酯和醛基修饰的双功能右旋糖酐（Dex-MA-AD）与明胶混合，并在紫外线下交联，生成可以包裹血管SMC的IPN水凝胶。这些水凝胶可促进2D培养中血管内皮细胞的粘附，并支持3D培养中血管SMC的扩散和增殖长达14天。新型IPN水凝胶优异的机械性能，以及与血管细胞的2D和3D生物相容性，使其成为用于血管组织工程和再生的3D支架的有前途的材料。图1.3双网络互穿水凝胶1.5葡聚糖及其改性方法1.5.1葡聚糖简介多糖是具有结构多样性和功能多样性的大分子。葡聚糖（即仅包含葡萄糖重复单元的多糖）就属于多糖大家族中的一员，它具有多种结构，这是由于异头碳原子的立体化学，糖苷键的区域化学和支化模式所致。然而，在中性多糖家族当中，用于医学和工业应用中最重要的多糖是由细菌菌株生产的葡聚糖。1861年，巴斯德（Pasteur）发现了一种可以产生粘液的细菌，后来范·蒂格姆（vanTieghem）于1878年将其命名为“Leuconostocmesenteroides”，Scheibler将该细菌分离出的碳水化合物命名为“葡聚糖”。从化学家的角度来看，右旋糖酐确实是一种有趣的多糖，可作为起始生物聚合物来设计结构，从而通过类似聚合物的反应来设计其特性。由d-葡萄糖单元组成的右旋糖酐的均聚物结构没有任何相关的缺陷，并且可获得具有窄分子量分布的许多右旋糖酐样品对于化学修饰是有利的。取决于引入的取代基，可以制备具有可调性质的多功能葡聚糖衍生物。
【参考文献】：
期刊论文
[1]果胶凝胶在生物医学应用上的研究进展[J]. 韩健,王永春,黄震. 农产品加工. 2015(04)
本文编号：3133100
【文章来源】：长春工业大学吉林省
【文章页数】：52 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
石墨烯-聚合物复合物组成的双网络水凝胶
第1章绪论31.3.3离子相互作用交联众所周知海藻酸盐是可以通过离子相互作用交联的聚合物的实例如图1.2所示。海藻酸盐是带有甘露糖醛酸和葡萄糖醛酸残基的多糖，可以通过钙离子交联[7]，交联是在室温和生理pH下进行。因此，藻酸盐凝胶经常被用做活细胞的包裹[8]和蛋白质的释放[9]。有趣的是，可以通过用螯合剂从凝胶中提取钙离子破坏凝胶的稳定性。将海藻酸钠溶液喷洒到氯化钙水溶液中，得到由海藻酸钠微粒子释放的蛋白质，可以用阳离子聚合物，如壳聚糖和聚赖氨酸[10]，来调节这些微粒子的释放。聚[二-（羧基苯乙氧基）磷腈]（PCPP）也是可以像藻酸盐一样与Ca2+交联的合成聚合物，凝胶微珠就是通过将PCPP水溶液喷洒在氯化钙水溶液中制备而得的，这种离子水凝胶在生理条件下会降解。图1.2离子交联水凝胶1.3.4结晶交联聚乙烯醇（PVA）是水溶性聚合物，当PVA水溶液在室温下保存时，它们会逐渐形成凝胶，但机械强度较低。有趣的是，一旦这种聚合物的水溶液经历了冻融过程，就会形成坚固而高弹性的凝胶[11]。凝胶的性质取决于PVA分子量、PVA在水中的浓度、冻结的温度和时间以及冻结的次数。凝胶的形成归因于PVA晶体的形成，该晶体在聚合物中成为物理交联点，使用优化条件制备的凝胶在37℃下可稳定6个月[12]。物理交联的水凝胶通常由多嵌段共聚物或接枝共聚物获得。后者可以由水溶性聚合物主链组成，例如连接有疏水单元的多糖，或包含水溶性接枝的疏水链。其他报道的交联方法包括氢键[6]，悬浮聚合[13]，相同基团的辐照化学反应[14]和蛋白质交联[15]，但涉及到交联剂，该交联剂通常有毒且会影响凝胶的稳定性。由于这些原因，现在存在可以通过几种交联方法制备物理交联的水凝胶，例如离子相互作用结晶，氢键，蛋
乃??捍俳?嗽谏?物医学领域的潜在应用。刘云霄等[40]研究了一种新型的基于明胶-葡聚糖的水凝胶，适用于平滑肌细胞（SMC）的3D封装和内皮细胞（EC）的2D培养。在这项研究中，用甲基丙烯酸酯和醛基修饰的双功能右旋糖酐（Dex-MA-AD）与明胶混合，并在紫外线下交联，生成可以包裹血管SMC的IPN水凝胶。这些水凝胶可促进2D培养中血管内皮细胞的粘附，并支持3D培养中血管SMC的扩散和增殖长达14天。新型IPN水凝胶优异的机械性能，以及与血管细胞的2D和3D生物相容性，使其成为用于血管组织工程和再生的3D支架的有前途的材料。图1.3双网络互穿水凝胶1.5葡聚糖及其改性方法1.5.1葡聚糖简介多糖是具有结构多样性和功能多样性的大分子。葡聚糖（即仅包含葡萄糖重复单元的多糖）就属于多糖大家族中的一员，它具有多种结构，这是由于异头碳原子的立体化学，糖苷键的区域化学和支化模式所致。然而，在中性多糖家族当中，用于医学和工业应用中最重要的多糖是由细菌菌株生产的葡聚糖。1861年，巴斯德（Pasteur）发现了一种可以产生粘液的细菌，后来范·蒂格姆（vanTieghem）于1878年将其命名为“Leuconostocmesenteroides”，Scheibler将该细菌分离出的碳水化合物命名为“葡聚糖”。从化学家的角度来看，右旋糖酐确实是一种有趣的多糖，可作为起始生物聚合物来设计结构，从而通过类似聚合物的反应来设计其特性。由d-葡萄糖单元组成的右旋糖酐的均聚物结构没有任何相关的缺陷，并且可获得具有窄分子量分布的许多右旋糖酐样品对于化学修饰是有利的。取决于引入的取代基，可以制备具有可调性质的多功能葡聚糖衍生物。
【参考文献】：
期刊论文
[1]果胶凝胶在生物医学应用上的研究进展[J]. 韩健,王永春,黄震. 农产品加工. 2015(04)
本文编号：3133100
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