硫酸软骨素基多功能水凝胶的制备及其作为生物粘合剂的研究

发布时间：2020-08-03 12:44

【摘要】：生物粘合剂是一类可用于软组织修复、伤口愈合、避免生物液体渗漏和止血的天然或合成材料,并且可用作缝合线、钉和其它机械缝合手段的完美替代品。但是现阶段报道的粘合剂受力破坏后往往易导致液体或气体泄漏,以及不能良好粘合和填充各种不规则的伤口。因为粘合剂完成其功能后或者在特殊情况下,需要及时去除。由于其强黏附性,直接将粘合剂剥离易导致组织二次伤害且有残留。而可逆黏附使生物粘合剂在粘合剂和非粘合剂之间相互切换,因而能无痛地从伤口组织剥离。大部分商用粘合剂往往只具有止血、组织粘合和密封等作用中的一种,这极大地限制了其应用。本论文基于硫酸软骨素这种天然多糖制备不同的多功能水凝胶,使其具有强粘合性、快速的自愈合性、可注射性和可逆粘附功能。此外,开发的多功能水凝胶还兼具止血、组织粘合和密封作用。具体论文内容如下:1.硫酸软骨素/Fe~(3+)超分子水凝胶的制备及其性能研究本文基于硫酸软骨素(CS)和Fe~(3+)之间的动态金属-配位化学作用设计和合成一种新型多功能金属水凝胶生物粘合剂。这种基于CS的水凝胶不仅具有优于商业纤维蛋白胶的强组织粘附性,而且还表现出优异的自愈能力和可注射性,这在生物粘合剂领域是有益的。此外,水凝胶还能响应多种外部刺激(包括pH、离子、中性分子和化学氧化还原反应)实现快速的凝胶-溶胶转变以达到可逆黏附目的,从而快速从伤口组织处去除生物粘合剂。此水凝胶在10 s内快速形成,能够迅速地密封组织。重要的是,多功能水凝胶表现出良好的生物相容性,因此使得开发的材料能够满足下一代生物粘合剂的关键要求。2.明胶-氧化硫酸软骨素多功能水凝胶的制备及其用于生物粘合剂的研究本文通过高碘酸钠将硫酸软骨素(CS)氧化成具有醛基的氧化硫酸软骨素(OCS),进一步引入硼砂与OCS链产生硼酸-二醇络合作用以增加OCS的产率,然后与明胶上的氨基通过席夫碱反应原位形成水凝胶。由于存在大量的可逆共价键和非共价键,Gel-OCS水凝胶还具有良好的自愈合和可注射性。此外,明胶和硫酸软骨素都具有许多与组织作用的官能团,水凝胶中含有的醛基可以基于席夫碱反应进一步与组织上的氨基共价结合,因此对组织有较强的黏附性。水凝胶还具有动态温度响应特性,在低温下与组织作用的基团各自形成氢键而降低粘附性使其具有可逆黏附性,从而实现快速剥离。此水凝胶具有良好的细胞相容性及体内体外可降解性,并通过动物实验证明此多功能水凝胶具有止血、伤口密封和组织粘合多种用途。此水凝胶的多功能性使其满足新型可逆粘附的生物粘合剂的关键性能要求,并在生物医学领域具有重要的应用前景。
【学位授予单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R318.08;TQ427.26
【图文】：

组织粘合剂,氰基丙烯酸酯,嵌段,三嵌段共聚物

组织粘合剂的氰基丙烯酸酯的结构：（A）甲基氰基丙烯酸酯，（B）乙基酯，（C）氰基丙烯酸正丁酯和（D）氰基丙烯酸 2-辛酯tructures of cyanoacrylates used as tissue adhesives with (A) methyl-cyanoacrycyanoacrylate, (C) n-butyl cyanoacrylateand (D) 2-octyl cyanoacrylate.醇（PEG）类聚合物是水溶性的以及生物相容的，并且在体内显（不易被免疫系统识别），从而避免了免疫反应[25-27]。可光聚合基粘合剂可以追溯到 1993 年，由具有 PEG 中间嵌段和聚（乳酸）（PGA）外嵌段的三嵌段共聚物组成[27]。这些 ABA-三嵌段共为双功能大分子引发剂用于丙交酯或乙交酯的开环聚合，然后用分末端官能化羟基来制备。在水性环境中，这些三嵌段共聚物水外嵌段聚集，并且 PEG 充当这些疏水结构域之间的亲水连接部丙烯酸酯浓度较高，这种自组装过程能够快速聚合。所获得

示意图,双组分系统,溶液,赖氨酸

用双组分系统和 PEG 溶液以及三赖氨酸溶液应用 DuraSealTM 的过程的schematic overview of the process of applying DuraSealTM using a two comwith a solution of PEG and a solution of trilysine[29].生理温度下具有优异的热稳定性并且聚合物没有溶血行为，聚或密封剂。TissuGlu SurgicalAdhesive 是一种应用广泛的聚氨酯织粘合。腹部或乳房手术后经常观察到的副作用是皮肤下的液清肿。这导致患者不适并且经常需要引流以移除流体。手术后，连接到腹壁的下层。然而，不完美的连接导致皮肤和下面的组后积液可能是由于这种空隙而发生。因此，开发了这种 TissuGl组织层之间形成粘合来减少死腔[30]。

异佛尔酮二异氰酸酯,己内酯,亚甲基

用双组分系统和 PEG 溶液以及三赖氨酸溶液应用 DuraSealTM 的过程的schematic overview of the process of applying DuraSealTM using a two compwith a solution of PEG and a solution of trilysine[29].生理温度下具有优异的热稳定性并且聚合物没有溶血行为，聚或密封剂。TissuGlu SurgicalAdhesive 是一种应用广泛的聚氨酯织粘合。腹部或乳房手术后经常观察到的副作用是皮肤下的液清肿。这导致患者不适并且经常需要引流以移除流体。手术后，连接到腹壁的下层。然而，不完美的连接导致皮肤和下面的组后积液可能是由于这种空隙而发生。因此，开发了这种 TissuGlu组织层之间形成粘合来减少死腔[30]。

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