丝素/壳聚糖复合智能水凝胶的制备及其应用

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水凝胶是一种具有亲水性的三维网络聚合物材料,它不溶于水,但在水中具有溶胀性能,且有一定的保水特性。智能水凝胶是一种能够随着外部条件的变化而做出响应的水凝胶,其中外部条件包括pH值、温度、离子强度、电场强度、磁场强度等。智能水凝胶的性能可控性及随环境变化而产生的刺激响应性,使其在药物缓释体系方面有巨大的应用潜能。作为一种天然高分子材料,丝素蛋白具有良好的生物相容性、优良的机械性能和可生物降解等特性。壳聚糖是一种天然的碱性多糖,不仅来源广泛、储量丰富,还具有良好的生物相容性、天然抗菌作用和可生物降解,其制成的凝胶材料在生物医药领域具有很大的潜在应用价值。本文以丝素和壳聚糖为基材,通过化学交联的方法制备复合水凝胶,并探究了丝素和壳聚糖的不同质量比对复合水凝胶的微观形貌、热稳定性、压缩力学性能和溶胀性能的影响。通过改变外界环境刺激,来验证复合水凝胶的智能响应性。并以亚甲蓝为模型药物,研究了丝素/壳聚糖复合智能水凝胶的药物装载和不同pH值下的释放情况。首先,本研究中以1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)/N-羟基丁二酰亚胺(NHS)为化学交联剂,制备不同质量比的丝素/壳聚糖复合水凝胶,探究不同质量比的丝素和壳聚糖对凝胶的微观形貌、热稳定性、压缩强度、回弹性和溶胀度的影响。结果表明,丝素和壳聚糖在EDC/NHS作用下可以形成复合水凝胶;且随着凝胶体系中壳聚糖所占比例的增加,凝胶孔径范围由10.64±1.27μm减少到7.70±0.37μm、孔隙率由71.50%±8.45%增大到85.26%±4.61%,凝胶的溶胀度也随之增大,最高可达300%;当丝素和壳聚糖的质量比为8/2时,凝胶的压缩强度最大。其次,比较复合水凝胶在不同温度、pH和离子强度条件下的溶胀度。结果表明,复合水凝胶在酸性条件下溶胀度较大,碱性条件下的溶胀度较小;在不同温度下,溶胀度的变化没有明显的规律性;凝胶溶胀度随离子强度的增大而快速下降。复合水凝胶表现出了一定的pH和离子强度响应性。最后,以亚甲蓝为药物模型,在人体温度环境下探究复合智能水凝胶对药物的缓释。结果表明,水凝胶对药物的加载率较高,约为50%,在酸性条件下的释放率较高,最高为73.05%,并能持久缓慢释放。
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