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壳聚糖是一种廉价易得的天然高分子化合物,具有良好的生物相容性、生物可降解性、无毒和生物黏附性,这些优良的特性使其广泛的应用于生物医药领域。高分子水凝胶体是一种溶胀在水或生理液体中的高分子网络,由于良好的生物相容性,常用于药物载体以及组织修复上。本文将壳聚糖改性,制备得到水溶性好的羧甲基壳聚糖(CMCS)和羟丙基壳聚糖(HPCS)。以无毒、生物相容性好的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺盐酸盐(EDC)作为脱水剂,同羧甲基壳聚糖交联制备得到EDC/羧甲基壳聚糖水凝胶,在EDC存在的情况下,将柠檬酸(CA)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)制备成为柠檬酸衍生物(CAD),以CAD为交联剂,分别同羧甲基壳聚糖和羟丙基壳聚糖交联制备得到水凝胶。对三种不同的水凝胶进行结构表征和性能测试,在水凝胶体系中加入纳米银,提高水凝胶的抗菌性。主要研究内容和结果如下:
1.EDC/羧甲基壳聚糖水凝胶的制备、表征和性能研究。以EDC为交联剂,制备得到EDC/羧甲基壳聚糖水凝胶。使用红外、X衍射和扫描电镜确定结构,系统测试了EDC/羧甲基壳聚糖水凝胶的凝胶时间、溶胀性、释药性和抗菌性。结果表明:凝胶时间随着EDC加入量的增大而减小,随羧甲基壳聚糖浓度的增加呈现先增大后减小的趋势,在强酸、去离子水和偏碱性的环境下凝胶溶胀,在pH3-5下,凝胶收缩,具有pH敏感性,凝胶对牛血清蛋白(BSA)的释药在pH=1.2的环境下最快,4小时可释放80%的药物,在凝胶体系中引入纳米银,可显著提高凝胶的抗菌性。
2.柠檬酸衍生物(CAD)/羧甲基壳聚糖水凝胶的制备、表征和性能研究。将CAD同羧甲基壳聚糖交联制备得到CAD/羧甲基壳聚糖水凝胶。使用红外、X衍射和扫描电镜确定结构,系统测试了CAD/羧甲基壳聚糖水凝胶的凝胶时间、溶胀性、释药性和抗菌性。结果表明,凝胶时间随CAD加入量和羧甲基壳聚糖溶液浓度的增大而降低,最短的凝胶时间为150s,凝胶在强酸、pH>6的情况下,凝胶溶胀,在pH=1.2和去离子水环境下在最高溶胀度可达453%和920%,pH2-5下,凝胶收缩,具有极强的pH敏感性,凝胶在pH=1.2的释药性最快,4小时可释放95%的药物,在凝胶体系中引入纳米银,可显著提高凝胶的抗菌性。
3.柠檬酸衍生物(CAD)/羟丙基壳聚糖水凝胶的制备、表征和性能研究。将CAD同羟丙基壳聚糖交联制备得到CAD/羟丙基壳聚糖水凝胶。使用红外、X衍射和扫描电镜确定结构,系统测试了CAD/羟丙基壳聚糖水凝胶的凝胶时间、溶胀性、释药性和抗菌性。结果表明,凝胶时间随CAD加入量和羟丙基壳聚糖溶液浓度的增大而降低,最短的凝胶时间为50s,凝胶在不同的pH条件下都具有一定的溶胀性,其中在pH=1.2下,溶胀性最快,最高为69%,具有一定的pH敏感性,凝胶在pH=1.2的释药性最快,4小时可释放80%以上的药物,在凝胶体系中引入纳米银,可显著提高凝胶的抗菌性。
以上研究表明,三种水凝胶都在模拟胃液(pH=1.2)的情况下都具有较快的释药性,纳米银的加入,使凝胶具有很好的抗菌性,有望开发成为新的药物载体,应用于医药领域。