功能化超分子水凝胶的研究

功能化超分子水凝胶的研究 中山大学博士学位论文功能化超分子水凝胶的研究姓名马栋申请学位级别博士专业高分子化学与物理指导教师张黎明20100601中山大学博士学位论文功能化超分子水凝胶的研究摘要基于环糊精主客体相互作用制得的超分子水凝胶因其制备条件温和、凝胶化过程易于调控、可注射等特点在药物控释、生物传感、组织工程支架构建等领域有重要应用前景。但到目前为止该类水凝胶的研究多局限于有关制备条件研究、凝胶物理性质征以及药物控释应用探索几乎未见有研究工作涉及该类超分子水凝胶的功能化改性。基于此本论文工作通过合成具有生物功能特性的新型聚合物客体分子和在凝胶形成过程中原位引入功能性无机纳米粒子两种方式制备了功能化的新型超分子水凝胶材料同时通过流变、电镜、射线衍射乏等测试手段研究了体系的凝胶化动力学及其影响因素以及所得超分子水凝胶的微结构特征并在此基础上探索了该类超分子水凝胶用作生物功能材料的条件和可能性取得了较好的研究进展。、基于聚合物客体分子化学修饰的功能化超分子水凝胶利用吲哚美辛化学修饰的聚乙二醇前药分子与洳环糊精的主客体相互作用制得原位包埋疏水性药物吲哚美辛的超分子水凝胶。表征证实通过与中链段的主客体作用贯穿到聚合物链上形成管道状结晶的超分子结构通过流变表征研究了主客体浓度对体系的凝胶化动力学以及凝胶流变性质的影响发现随体系中或浓度的增加体系的凝胶化过程加快凝胶的弹性模量增加其剪切粘度和触变性也随之增加体外释放实验表明超分子水凝胶对药物分子的释放持续且可控持续释放时间达天以上且随或浓度的增加药物的释放速率减 扩散模型进行慢。药物分子以仅复合物的形式从凝胶中释放出来其释放行为可用 描述。体外细胞实验证实释放出的对喉癌细胞有明显的抑制作用抑制率达以上。基于肝素化学修饰的聚乙二醇共聚物与的主客体相互作用在温和条件下制得具有生物活性的超分子水凝胶。表征证实了凝胶中超分子结构的形成通过流变手段研究了主客体浓度对体系的凝胶化动力学以及凝胶物理性质的影响发现随体系中或浓度的增加体系的凝胶化时间缩短凝胶的弹性模量增加且该超分子水凝胶在高剪切作用下可发生流动当剪切速率从一增大到 时其剪切粘度下降个数量级中山大学博士学位论文撤去作用力后体系在分钟之内基本可恢复到起始状态表现出良好的触变性以牛血清白蛋白和为模型药物探索了该超分子水凝胶用作双重药物载体的可能性体外释放实验结果表明随体系中或浓度的增加药物的释放速率减慢且两种药物的释放机理不同分别遵循扩散和扩散模式体外凝血实验表明该超分子水凝胶具备良好的生物活性表现出明显的抗凝血性能且该凝胶材料具有良好的血液相容性溶血率。通过聚赖氨酸化学修饰的聚乙二醇一聚丙二醇一聚乙二醇嵌段共聚物与的主客体相互作用制得可用作基因载体的超分子水凝胶。研究发现在水溶液中首先与形成稳定的复合物胶束胶束粒径 电位然后通过与的主客体作用将原位包埋于凝胶基质中通过流变手段研究了主客体浓度以及含量对体系凝胶化动力学以及凝胶性质的影响发现随或浓度以及含量的增加体系的凝胶化时间缩短凝胶强度增加凝胶电泳迁移实验表明超分子水凝胶可与形成稳定的复合物能有效阻止在电场条件下的迁出体外释放实验结果表明超分子水凝胶对有可控且持续释放的效果随或浓度的增加的释放速率减慢且是以纳米复合物的形式进行释放体外细胞实验证实该超分子水凝胶可长时间保持的生物活性表现出良好的转染效果转染效率左右且超分子水凝胶具有良好的生物相容性。、基于无机纳米粒子原位杂化的功能化超分子水凝胶利用两亲性聚己内酯一聚乙二醇一聚己内酯嵌段聚合物在水溶液中对磁性纳米粒子的分散稳定作用和与主体分子的 主客体相互作用制得含磁性纳米粒子的杂化超分子水凝胶。通过紫外一可见光谱一? 、透射电镜等手段研究发现对有良好的分散稳定效果磁性纳米粒子的粒径在之间通过流变表征研究了主客体浓度以及磁性纳米粒子的引入对体系的凝胶化动力学和凝胶性质的影响发现随或浓度的增加体系的凝胶化时间缩短凝胶强度增加且磁性纳米粒子的引入可加快体系的凝胶化过程并增强凝胶的力学强度通过磁学性质表征发现该杂化超分子水凝胶具有超顺磁性以为模型药物研究了所得超分子水凝胶用作磁控释药物载体的可能性发现在外加磁场作用下凝胶对的释放速率明显减慢。利用两亲性聚乙二醇—聚丙二醇一聚醇嵌段聚合物对硝?中山大学博士学位论文酸银的还原及对所得纳米银的分散稳定作用和与 主体分子的主客体相互作用原位制得含纳米银的杂化超分子水凝胶。通过 、等表征发现可将硝酸银还原为纳米银且对生成的纳米银有良好的分散稳定作用纳米银沉积于形成的胶束壳层粒径在之间通过流变表征研究了纳米银的引入对体系的凝胶化动力学以及凝胶流变性质的影响发现纳米银的引入使得体系的凝胶化时间增加凝胶强度下降且体系中纳米银的含量越多该影响越明显通过扫描电镜观察到纳米银粒子在凝胶基质中良好地分散分别以亚甲基蓝和大肠杆菌为研究对象通过催化实验和体外抑菌圈实验证实含纳米银的杂化超分子水凝胶具有良好的催化和抗菌性能。??利用单甲氧基聚乙二醇化学修饰多臂碳纳米管 然后与进行主客体相互作用制得碳纳米管杂化的超分子水凝胶。通过、二? 等表征手段证实经修饰的 在水溶液中具有良好的分散稳定性通过流变表征发 含量的增现 的含量对体系的凝胶化动力学和凝胶性质产生规律性影响随体系中 加体系的凝胶化时间延长凝胶强度增大其剪切粘度和触变性也随之增加将辣根过氧化物酶加强原位包埋于该杂化超分子水凝胶基质中制得具有生物传感功能的超分子水凝胶材料。通过圆二色光谱表征发现在凝胶基质中保持了良好的构象稳定性且热稳定性明显提高将制得的生物传感器用于过氧化氢的检测发现其对过氧化氢有快速灵敏的响应线性范围为线性相关系数大于检出限为‘ 的引入对生物传感器有明显的增敏效果相对于不含碳纳米管的生物传感器含 的生物传感器的灵敏度可提高倍以上。本论文的创新之处在于首次将疏水性药物以客体分子的方式负载于主客体作用的超分子水凝胶中并研究了药物的体外释放规律及其生物活性由此解决了疏水性药物在亲水性凝胶基质中的包埋与控释问题利用肝素修饰的聚乙二醇客体分子与洳环糊精的主客体相互作用制得具有生物活性的超分子水凝胶并首次探索了该生物活性材料用作双重药物载体的可能性通过聚赖氨酸化学改性 并与甜环糊精相互作用制得可用作基因载体的超分子水凝胶研究了有关基因的负载、控释、传递和转染性能利用在水溶液中对磁性纳米粒子的分散稳定作用和与的主客体相互作用首次将磁性纳米粒子引入到超分子水凝胶中并研究了磁性纳米粒子的引入对超分子水凝胶物理性质的影响以及该凝胶用作磁可控药物载体的可能性利用的还原、分散稳定以及主客体作用将纳米银原位引入到超中山大学博士学位论文分子水凝胶中研究了纳米银含量对凝胶物理性质的影响以及该杂化超分子水凝胶的催化和抗菌性能利用单甲氧基聚乙二醇化学修饰多臂碳纳米管 然后与进行主客体相互作用制得碳纳米管杂化的超分子水凝胶并将固定于凝胶基质中制得对过氧化氢响应的生物传感器并研究了碳纳米管的引入对凝胶物理性质以及传感器灵敏度的影响。关键词超分子水凝胶功能化环糊精聚乙二醇药物载体生物传感器中山大学博士学位论文 ?? 嗍 ?? 伍?? — 咖 弘 ?田 丘 — 中山大学博士学位论文 — 仅?? — 仅 ?一 ?? 一 中山大学博士学位论文 圮 — 一?? .