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聚L-谷氨酸基水凝胶的制备与性能研究

作　者: 甘露
导　师: 尹静波
学　校: 上海大学
专　业: 高分子化学与物理
关键词: 水凝胶聚L-谷氨酸羟基磷灰石组织工程
分类号: O648.17
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

水凝胶在力学性质和结构特性上与组织细胞外基质类似，作为组织工程材料备受研究者瞩目。聚L-谷氨酸（PLGA）是一种合成聚氨基酸，可模拟细胞外基质中蛋白质成分。本论文采用化学交联法构建PLGA水凝胶，由于单一聚合物水凝胶力学性能较差，限制其在组织工程领域应用。羟基磷灰石（HA）是骨组织主要无机成分，具有良好的生物活性、生物相容性和骨传导性，但存在脆性大、韧性差等问题。构建PLGA/HA复合水凝胶可同时模拟骨基质中有机和无机组分，有效提高PLGA的力学强度，并可避免HA脆性大等不足。在成功构建PLGA水凝胶的基础上，以PLGA水凝胶为基体，采用生物矿化法在其表面吸附HA，制备PLGA/HA复合水凝胶并研究其性能。以1-乙基-3-(3-二甲胺基丙基)碳二亚胺盐酸盐（EDC HCl）为活化剂，己二酸二酰肼（ADH）为交联剂制备PLGA水凝胶，分析其形成机理，研究浓度、活化剂和交联剂用量对水凝胶性能的影响。扫描电镜结果表明，冻干后水凝胶呈连续贯通的多孔结构，其孔径为50~200μm。对溶胀度、力学性能和降解性能等研究表明，随体系浓度及EDC含量增加，水凝胶交联度增大，溶胀度减小，降解速率变慢，复合模量、粘弹模量等力学性能提高。而随ADH含量的增加，体系溶胀度、降解速率先减小后增大，力学性能先增大后减小，当ADH/PLGA摩尔比为0.325时，其力学性能最佳。PLGA作为一种阴离子聚氨基酸，其结构和物理化学性质使其易于富集钙离子、诱导HA晶体生长。本文采用浓度6wt%，EDC/PLGA摩尔比为1，ADH/PLGA摩尔比为0.325条件下制备的PLGA水凝胶为模板，通过模拟体液矿化，制备PLGA/HA复合水凝胶。研究矿化时间和模拟体液离子浓度对复合水凝胶性能的影响。扫描电镜结果显示，复合水凝胶为表面和孔洞内壁均匀吸附HA颗粒的连续贯通多孔结构。随矿化时间或模拟体液离子浓度增加，PLGA/HA复合水凝胶中HA含量增加，热稳定性增强，热失重率降低，储存模量增大。对比研究矿化前后PLGA水凝胶的体外生物学性能。对细胞染色，采用共聚焦显微镜观察，细胞在水凝胶内部均匀分布，14天后，仅有少量细胞凋亡，说明水凝胶材料具有良好的生物相容性。少量细胞在矿化前的水凝胶内部成团生长，而在矿化后的水凝胶内部粘附生长，同时分泌大量的细胞质基质，说明PLGA/HA复合水凝胶利于细胞的粘附与增殖。

全文目录

摘要  6-8
ABSTRACT  8-10
目录  10-13
第一章绪论  13-32
  1.1 引言  13
  1.2 水凝胶在生物医学领域的应用  13-16
    1.2.1 水凝胶作为组织工程支架  14-15
    1.2.2 水凝胶作为药物控释载体  15-16
    1.2.3 水凝胶在其他生物医学领域的应用  16
  1.3 水凝胶的制备方法  16-19
    1.3.1 物理交联法  17-18
    1.3.2 化学交联法  18-19
  1.4 水凝胶的分类  19-29
    1.4.1 天然水凝胶  20-22
    1.4.2 合成水凝胶  22-25
    1.4.3 复合水凝胶  25-29
  1.5 课题的提出  29-32
    1.5.1 本课题的研究目的、意义和研究思路  29-31
    1.5.2 本课题的研究内容  31-32
第二章聚 L-谷氨酸水凝胶的制备  32-41
  2.1 引言  32-33
  2.2 实验部分  33-36
    2.2.1 实验原料与试剂  33-34
    2.2.2 实验设备  34
    2.2.3 PLGA 水凝胶的制备  34-35
    2.2.4 PLGA 水凝胶的表征方法  35-36
  2.3 结果与讨论  36-40
    2.3.1 PLGA 水凝胶交联机理  36-38
    2.3.2 红外光谱表征  38
    2.3.3 X 射线衍射表征  38-39
    2.3.4 热重分析  39-40
  2.4 本章小结  40-41
第三章聚 L-谷氨酸水凝胶的性能研究  41-62
  3.1 引言  41-42
  3.2 实验部分  42-46
    3.2.1 实验原料与试剂  42-43
    3.2.2 实验设备  43
    3.2.3 实验内容  43-44
    3.2.4 PLGA 水凝胶的性能测试方法  44-46
  3.3 结果与讨论  46-60
    3.3.1 PLGA 水凝胶的微观形貌  46-50
    3.3.2 PLGA 水凝胶的溶胀性能  50-53
    3.3.3 PLGA 水凝胶的力学性能  53-59
    3.3.4 PLGA 水凝胶的降解性能  59-60
  3.4 本章小结  60-62
第四章聚 L-谷氨酸/羟基磷灰石复合水凝胶的制备及其性能研究  62-86
  4.1 引言  62-63
  4.2 实验部分  63-70
    4.2.1 实验原料与试剂  63-65
    4.2.2 实验设备  65
    4.2.3 实验内容  65-67
    4.2.4 PLGA/HA 复合水凝胶的测试方法  67-70
  4.3 结果与讨论  70-84
    4.3.1 红外光谱表征  70
    4.3.2 X 射线衍射表征  70-72
    4.3.3 复合凝胶的形貌及能谱分析  72-76
    4.3.4 模拟体液矿化机理  76-77
    4.3.5 热失重分析  77-79
    4.3.6 复合凝胶浸泡过程中的质量变化  79-80
    4.3.7 复合凝胶的力学性能  80-81
    4.3.8 PLGA/HA 复合水凝胶生物性能评价  81-84
  4.4 本章小结  84-86
第五章结论与展望  86-88
  5.1 结论  86-87
  5.2 展望  87-88
参考文献  88-106
作者在攻读硕士学位期间公开发表的论文  106-107
作者在攻读硕士学位期间所作的项目  107-108
致谢  108-109

聚L-谷氨酸基水凝胶的制备与性能研究

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