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温敏性聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAAm)水凝胶因在药物控制释放、生物物质分离和组织培养等领域有着广阔的应用前景,而备受人们关注。然而传统的使用化学交联剂亚甲基双丙烯酰胺(MBA)制备的PNIPAAm水凝胶通常表现为透光率低、机械强度低、功能单一、生物相容性差等,限制了其在组织工程领域的应用。因而改善凝胶上述性能已成为该领域急需解决的重要课题。
本研究在保持聚N-异丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)凝胶温敏性的基础上,从仿生构思和网络设计的角度出发,以生物相容性良好的丝胶蛋白(SS)作为第二网络来改善传统水凝胶的细胞相容性,分别以化学交联剂(MBA)和物理交联剂硅酸镁锂(LMSH)为交联剂,通过原位自由基聚合制备了两种(HSC系列与HSP系列)兼具温敏性和细胞相容性的Ss/PNIPAAm semi-IPNs水凝胶。首先通过傅立叶红外吸收光谱(FTIR)和差示扫描量热分析(DSC)研究了两组分的相容性;通过热重分析(TGA)研究了水凝胶的热稳定性;通过扫描电镜(SEM)对其内部形态进行了研究,并由DSC和称重法研究了所得水凝胶的温度敏感性、溶胀度、消溶胀度和刺激响应性。结果表明,所有水凝胶均表现为一个玻璃化转变温度(Tg),说明SS与PNIPAAm相容性良好;凝胶的孔洞随着SS含量的增加而逐渐增大;SS的加入并没有改变凝胶的LCST,这与DSC测试结果相一致;SS加入对PNIPAAm水凝胶的热稳定性影响较小;两种水凝胶在去离子水中均具有良好的温度敏感性,随温度的升高其溶胀率降低,与HSC水凝胶相比,HSP水凝胶具有更高的溶胀度与更快的消溶胀速率。
将小鼠成纤(L929)细胞种植在两种水凝胶表面,通过SEM和MTT法对凝胶表面L929细胞生长的形态,以及凝胶表面细胞的吸附、生长、脱附和转载行为进行了研究。结果表明:L929细胞在两种凝胶表面的贴附和生长趋势相近,但在HSP凝胶表面长势更好;SS的引入均有助于L929细胞的生长,semi-IPNs凝胶相对于纯PNIPAAm凝胶具有更好的细胞相容性;通过降低环境温度,在semi-IPNs凝胶表面上种植的细胞自动脱附,且脱附后仍然保持良好的生物活性,从而避免了酶解法对细胞造成的损伤;与PNIPAAm凝胶相比,semi-IPNs凝胶表现出更好的细胞相容性和更快的细胞脱附速率;并且SS的引入更增加了脱附细胞的生物活性。