可降解海藻酸盐水凝胶的研究

发布时间：2017-04-13 01:04

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【摘要】：海藻酸是组织工程中常用的水凝胶材料,但通常降解速率很慢,所形成的离子交联型水凝胶的降解方式不可控,降解产物分子量过高,很难从体内清除。本实验选取高古洛糖醛酸(G)单元海藻酸钠作为水凝胶的基本材料,以高碘酸钠为氧化剂对其进行了部分氧化改性。圆二色谱(CD)分析证实氧化产物结构与原海藻酸钠相比发生较大变化,高氧化剂量时甘露糖醛酸(M单元)含量几乎为零。红外光谱(FTIR)测试表明氧化产物的分子结构中出现了特性醛基。采用直接法和间接法测定了氧化海藻酸钠的氧化度,以粘度法表征了相对分子质量。提高氧化温度,氧化产物的氧化度略有提高,但相对分子质量大幅度降低;增加氧化剂量可获得较高氧化度的海藻酸钠,但同时也降低了氧化产物的相对分子质量。在模拟生理条件下(37℃、pH 7.4的模拟体液)氧化海藻酸钠降解性能良好,在适宜氧化剂量(如NaIO4/mono=0.05)下常温氧化24小时,其氧化产物可在5天内达到降解平台期,最终相对分子质量降至3.9万。 采用碳酸钙-葡萄糖酸内酯作为复合离子交联体系制备了海藻酸盐以及氧化海藻酸盐水凝胶。流变性能检测结果表明,通过调节交联剂量、溶液浓度可将凝胶时间控制在5~8min,基本满足水凝胶的可注射性要求。氧化过程对水凝胶的含水量几乎不产生影响,通过调整交联剂量和溶液浓度可使此类水凝胶的含水量保持在较高水平(10~60g水/g聚合物)。采用力学实验仪和流变仪考察了水凝胶的静态压缩模量和动态剪切模量,结果表明氧化海藻酸盐水凝胶的弹性模量均低于原海藻酸盐水凝胶,但通过控制氧化条件、交联度和溶液浓度仍能制备出具备良好力学性能的水凝胶,使压缩模量达到0.5~1MPa,动态剪切模量达到3~12kPa。将水凝胶置于37℃的模拟体液中,考察水凝胶压缩模量随时间的变化情况,发现氧化海藻酸盐水凝胶的弹性模量随着时间的推移逐渐降至平台区,选择适宜的氧化条件可保证氧化海藻酸盐水凝胶既具有一定的降解性能又具备较好的力学强度。以上结果表明,氧化改性后的海藻酸钠经碳酸钙-葡糖酸内酯交联后,具备较好的凝胶时间、降解性和力学特性,为海藻酸盐水凝胶进一步研究用于组织工程打下了良好的理论基础。
【关键词】：组织工程材料 海藻酸钠 氧化 水凝胶 降解
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 第一章 绪论8-25
• 1．1 组织工程概述8
• 1．2 组织工程用水凝胶支架8-9
• 1．3 水凝胶的结构与特性9-10
• 1．4 组织工程水凝胶的设计参数10-12
• 1．4．1 物理性能10-11
• 1．4．2 传质性能11
• 1．4．3 生物学性能11-12
• 1．5 制备组织工程用水凝胶的材料12-20
• 1．5．1 天然水凝胶材料12-16
• 1．5．1．1 胶原与明胶12-13
• 1．5．1．2 透明质酸13
• 1．5．1．3 琼脂糖13-14
• 1．5．1．4 壳聚糖14-15
• 1．5．1．5 海藻酸盐15-16
• 1．5．2 合成水凝胶材料16-20
• 1．5．2．1 聚丙烯酸及其衍生物16-17
• 1．5．2．2 聚氧化乙烯(聚乙二醇)及其共聚物17-18
• 1．5．2．3 聚乙烯醇18-19
• 1．5．2．4 聚磷腈19
• 1．5．2．5 多肽19-20
• 1．6 水凝胶形成机理20-23
• 1．6．1 物理交联水凝胶20-21
• 1．6．2 化学交联水凝胶21-23
• 1．7 水凝胶响应23
• 1．8 原位可注射水凝胶23-24
• 1．9 本论文工作的提出24-25
• 第二章 氧化海藻酸钠的制备与表征25-49
• 2．1 引言25-26
• 2．2 实验部分26-31
• 2．2．1 主要原料与仪器设备26-27
• 2．2．2 部分氧化海藻酸钠的制备27
• 2．2．3 傅立叶变换红外光谱(FT-IR)测试27-28
• 2．2．4 圆二色谱(CD)分析28
• 2．2．5 氧化度(OD)的测定28-30
• 2．2．5．1 间接法28-29
• 2．2．5．2 直接法29-30
• 2．2．6 产物相对分子质量测定30-31
• 2．3 结果与讨论31-48
• 2．3．1 海藻酸钠的氧化机理31-33
• 2．3．2 海藻酸钠氧化前后的结构分析33-37
• 2．3．2．1 圆二色谱仪检测原理33-34
• 2．3．2．2 氧化过程对海藻酸钠结构的影响34-37
• 2．3．3 海藻酸钠的氧化度(OD)37-40
• 2．3．3．1 间接法37-38
• 2．3．3．2 直接法38-40
• 2．3．4 氧化海藻酸钠的相对分子质量40-41
• 2．3．5 氧化海藻酸钠的降解行为41-48
• 2．3．5．1 氧化海藻酸钠降解机理及降解动力学41-44
• 2．3．5．2 氧化温度对氧化海藻酸钠降解的影响44-45
• 2．3．5．3 氧化剂量对氧化海藻酸钠降解的影响45-46
• 2．3．5．4 降解温度对氧化海藻酸钠降解的影响46-48
• 2．4 本章小结48-49
• 第三章 钙离子交联海藻酸盐水凝胶的制备和性能49-76
• 3．1 引言49-50
• 3．2 实验部分50-52
• 3．2．1 主要原料与仪器设备50-51
• 3．2．2 钙离子交联海藻酸盐水凝胶的制备51
• 3．2．3 模拟体液(SBF)的配制51
• 3．2．4 水凝胶含水量的测定51-52
• 3．2．5 水凝胶流变性能的测试52
• 3．2．6 力学性能测试52
• 3．3 结果与讨论52-75
• 3．3．1 钙离子交联机理52-54
• 3．3．2 海藻酸盐水凝胶的含水量54-59
• 3．3．2．1 氧化过程对水凝胶含水量的影响54-55
• 3．3．2．2 交联程度对水凝胶含水量的影响55-57
• 3．2．2．3 溶液浓度对水凝胶含水量的影响57-59
• 3．3．3 海藻酸盐水凝胶的流变性能59-65
• 3．3．3．1 流变性能测试原理59-60
• 3．3．3．2 影响凝胶时间的因素60-65
• 3．3．4 水凝胶的力学性能65-72
• 3．3．4．1 氧化及氧化温度对水凝胶力学性能的影响66-67
• 3．3．4．2 氧化剂量对水凝胶力学性能的影响67-69
• 3．3．4．3 交联剂量对水凝胶力学性能的影响69-71
• 3．3．4．4 溶液浓度对水凝胶力学性能的影响71-72
• 3．3．5 水凝胶的降解行为72-75
• 3．3．5．1 氧化及氧化温度对水凝胶降解性能的影响72-73
• 3．3．5．2 氧化剂量对水凝胶降解性能的影响73-75
• 3．4 本章小结75-76
• 第四章 结论76-77
• 参考文献77-84
• 发表论文和参加科研情况说明84-85
• 致谢85

【引证文献】

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1 笪琳萃;龚梅;王e

本文编号：302431