聚乙二醇基双网络水凝胶的制备、性能研究及在软组织修复中的初步应用
发布时间：2021-11-06 01:58
目的:伤口愈合环境复杂,缺乏理想的治疗手段,而水凝胶由于其独特的三维网络结构在组织工程、缓释载药和伤口敷料等多个软组织修复领域具有良好的运用前景。本研究以开发一种基于缠结效应的双网络水凝胶（DN）的设计策略为目标,通过在共价交联的水凝胶网络中引入分散性的长链聚合物形成次级缠结网络,构建自愈合、高粘性和高弹性的水凝胶并对其在伤口愈合的运用进行初步的体外及体内研究。方法及步骤:以聚乙二醇（PEG）为基础的聚合物模型,将共价网络与分散性的PEG长链所形成的非共价网络相结合,得到双网络水凝胶DN。通过测量缠结效应对粘度η的影响确定缠结效应发生的临界分子量;通过将PEGDA单体与分散性的长链PEG混合,然后在0.5%w/v光引发剂Irgacure 2959的作用下进行聚合形成双网络水凝胶;通过拉伸、压缩、剪切实验及流触变检测水凝胶的机械性能、粘附作用及水凝胶的自愈合行为;然后,通过将小鼠成纤维细胞L929在水凝胶上进行二维及三维培养,通过CCK-8、Live/Dead及鬼笔环肽染色观察细胞的增殖及形态,以验证该水凝胶的生物相容性及作为类细胞外培养基质的潜能;最后将水凝胶用于大鼠皮肤全层的正常或感...
【文章来源】：重庆医科大学重庆市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于PEG的双网络水凝胶设计示意图
重庆医科大学硕士研究生学位论文19水凝胶与纯PEGDA凝胶相比也显示出不同的形态，纯PEGDA或DN-low的多孔结构相似（图2d，2e），孔隙率分别为33.1±3.4μm和30.3±3.6μm，而DN-high水凝胶的孔隙率较小，孔径为14.4±1.7μm。图2DN水凝胶的参数优化及微观结构。(a)以PEG溶液[40%(w/v)]的粘度随分子量变化的函数。(b)不同PEG水凝胶的tan(δ)。tan(δ)=1表示的溶-凝胶转变点。(c)不同组成的水凝胶的频率扫描(0.01-100rad/s，恒定应变0.5%)。(d)冻干水凝胶的扫描电镜，PEGDA(i,iv)、DN-low(ii,v)、DN-high(iii,vi)，箭头为DN-high水凝胶孔隙内相互连接的纤维。(e)不同水凝胶孔隙率(n=3)。Figure2.ParameteroptimizationandmicrostructureoftheDNhydrogels.(a)ViscosityofPEGsolutions[40%(w/v)]asafunctionofthemolecularweight.(b)PhasediagramofthePEG-basedhydrogelsofdifferentcompositionsshowingthevaluesoftan(δ)asafunctionofmassfractions.(c)Representativefrequencysweep(0.01100rad/s)ofthehydrogelsofdifferentcompositions(0.5%strain).(d)RepresentativescanningmicroscopicimagesofthelyophilizedhydrogelsofPEGDA(i,iv),DN-low(ii,v),andDN-high(iii,vi).ThearrowindicatedtheinterconnectedfiberswithintheporesoftheDN-highhydrogels.(e)CorrespondingevaluationoftheporosityofthehydrogelsusingImageJsoftware(n=3).
重庆医科大学硕士研究生学位论文 high 水凝胶中，应力产生较小变形时，长链 PEG 解缠结而产生应力松弛，当应力产生较大变形时，PEGDA 所形成的共价网络维持了网络结构的完整性，从而允许杂化网络实现能量耗散。循环拉伸试验（图 3c）进一步表明能量消散的存在，在反复加载的过程中水凝胶的磁滞回线均降低；通过对计算磁滞回线的面积比用于评估能量消耗的效率[58]，与纯 PEGDA（11.4±2.1％）和 DN-low（11.7±1.7％）相比，DN-high 显示出更高的能量耗散率（38.9±5.3％）（图 3d）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然高分子材料水凝胶在伤口敷料中的应用[J]. 鲁手涛,周扬,徐海荣,刘黎明,曹文瑞,张兴燎,张军,张海军. 工程塑料应用. 2020(02)
[2]自愈合水凝胶的合成机理及生物医学应用[J]. 李进,赵梓年,李征征,薛松,郑泽邻. 材料导报. 2019(19)
[3]壳聚糖基水凝胶搭载抗菌剂在伤口愈合中的应用[J]. 李祖浩,王辰宇,王中汉,钟磊,李忱,秦彦国,刘贺,王金成. 中国组织工程研究. 2017(30)
本文编号：3478935
【文章来源】：重庆医科大学重庆市
【文章页数】：75 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
基于PEG的双网络水凝胶设计示意图
重庆医科大学硕士研究生学位论文19水凝胶与纯PEGDA凝胶相比也显示出不同的形态，纯PEGDA或DN-low的多孔结构相似（图2d，2e），孔隙率分别为33.1±3.4μm和30.3±3.6μm，而DN-high水凝胶的孔隙率较小，孔径为14.4±1.7μm。图2DN水凝胶的参数优化及微观结构。(a)以PEG溶液[40%(w/v)]的粘度随分子量变化的函数。(b)不同PEG水凝胶的tan(δ)。tan(δ)=1表示的溶-凝胶转变点。(c)不同组成的水凝胶的频率扫描(0.01-100rad/s，恒定应变0.5%)。(d)冻干水凝胶的扫描电镜，PEGDA(i,iv)、DN-low(ii,v)、DN-high(iii,vi)，箭头为DN-high水凝胶孔隙内相互连接的纤维。(e)不同水凝胶孔隙率(n=3)。Figure2.ParameteroptimizationandmicrostructureoftheDNhydrogels.(a)ViscosityofPEGsolutions[40%(w/v)]asafunctionofthemolecularweight.(b)PhasediagramofthePEG-basedhydrogelsofdifferentcompositionsshowingthevaluesoftan(δ)asafunctionofmassfractions.(c)Representativefrequencysweep(0.01100rad/s)ofthehydrogelsofdifferentcompositions(0.5%strain).(d)RepresentativescanningmicroscopicimagesofthelyophilizedhydrogelsofPEGDA(i,iv),DN-low(ii,v),andDN-high(iii,vi).ThearrowindicatedtheinterconnectedfiberswithintheporesoftheDN-highhydrogels.(e)CorrespondingevaluationoftheporosityofthehydrogelsusingImageJsoftware(n=3).
重庆医科大学硕士研究生学位论文 high 水凝胶中，应力产生较小变形时，长链 PEG 解缠结而产生应力松弛，当应力产生较大变形时，PEGDA 所形成的共价网络维持了网络结构的完整性，从而允许杂化网络实现能量耗散。循环拉伸试验（图 3c）进一步表明能量消散的存在，在反复加载的过程中水凝胶的磁滞回线均降低；通过对计算磁滞回线的面积比用于评估能量消耗的效率[58]，与纯 PEGDA（11.4±2.1％）和 DN-low（11.7±1.7％）相比，DN-high 显示出更高的能量耗散率（38.9±5.3％）（图 3d）。
【参考文献】：
期刊论文
[1]天然高分子材料水凝胶在伤口敷料中的应用[J]. 鲁手涛,周扬,徐海荣,刘黎明,曹文瑞,张兴燎,张军,张海军. 工程塑料应用. 2020(02)
[2]自愈合水凝胶的合成机理及生物医学应用[J]. 李进,赵梓年,李征征,薛松,郑泽邻. 材料导报. 2019(19)
[3]壳聚糖基水凝胶搭载抗菌剂在伤口愈合中的应用[J]. 李祖浩,王辰宇,王中汉,钟磊,李忱,秦彦国,刘贺,王金成. 中国组织工程研究. 2017(30)
本文编号：3478935
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