壳聚糖温敏水凝胶及其膜制剂性能研究与生物学评价
壳聚糖是甲壳素的脱乙酰基产物，由于其独特的生物活性、可生物降解性、生物相容性，在工业、农业、医药等领域得到广泛应用。壳聚糖及其衍生物温敏水凝胶的研究主要有壳聚糖和丙烯酸、N-异丙基丙烯酰胺共聚；壳聚糖与甘油磷酸盐(CS/GP)共混水凝胶。其中CS/GP温敏性凝胶以其独特的温度敏感性能，即在人体体温以下为流动的液体，温度高于体温则固化为凝胶，并且以其可注射性、良好的组织相容性、无毒副作用、在生物体内可降解性，使得CS/GP温敏水凝胶广泛应用到药剂学、组织工程等领域。
本论文通过异相法合成了水溶性的壳聚糖衍生物——壳聚糖季铵盐(HTCC)，并将HTCC添加到CS/GP温敏凝胶体系，考察了HTCC对CS/GP温敏凝胶体系的影响。并且选用不同的有机酸、无机酸溶解壳聚糖制备CS/GP温敏凝胶，考察不同溶剂对CS/GP温敏凝胶体系的影响。此外，依据CS/GP温敏凝胶的高含水性、多孔性，制备了CS/GP水凝胶膜，并对膜的理化性能做了评价。主要得到以下结论：
利用壳聚糖与醚化剂GTMAC反应制备的壳聚糖季铵盐(HTCC),溶于水后为透明粘性液体，HTCC取代度越高，水溶性越好。新合成的壳聚糖季铵盐对pH值不敏感，可以溶解在更宽广pH的溶液中而不发生沉淀。其中，HTCC溶解在水溶液中比在醋酸溶液中更加稳定。
壳聚糖季铵盐引入CS/GP体系后，能明显的降低成胶时间，CS与HTCC配比为5：1时，成胶时间最小，溶胶-凝胶相转温度为3 min。但继续增加HTCC的含量，CS-HTCC/GP体系无法成胶。CS-HTCC/GP共混液低温条件下为透明、流动的液体，当温度高于25℃时则转变成乳白色、不可流动的凝胶。CS-HTCC/GP体系温敏特性表现为，当温度为25℃时，CS-HTCC/GP共混液需要长时间(20 min)才能转变为凝胶，并且成胶后强度较差。当温度升高至40℃及以上时，成胶速度太快而不易测定。当温度在正常体温范围(35-37℃)时，3-5min可完成溶胶-凝胶的转变，而且凝胶的机械强度较好。甘油磷酸钠的浓度对CS-HTCC/GP体系的影响表现为，高的GP浓度能明显缩短成胶时间。水凝胶的扫描电镜结果显示，CS/GP水凝胶与CS-HTCC/GP水凝胶内部结构均为多孔片层结构，HTCC的加入使得孔径变得变大。
采用不同的酸溶剂溶解壳聚糖，发现壳聚糖能在所有的单价酸中较宽的浓度范围(0.05-0.15 mol/L)内溶解，而仅仅能溶于部分浓度的多价酸。单价酸溶解的壳聚糖加GP后均具有温敏成胶的性能，成胶时间在2-5 min，而多价酸溶解的壳聚糖加GP后，则不能够成胶。有利于成胶的因素有：低的酸浓度；高的壳聚糖浓度；高的甘油磷酸钠浓度。所有的CS/GP共混液成胶前为流动、可注射液体，成胶后为粘性、不可注射胶体。扫描电镜显示，水凝胶内部结构为多孔分枝状结构，孔径大小与酸溶剂的类型有关，羧酸的烃链越长，孔径越大。以有机酸为溶剂制备的水凝胶粘度都明显高于以无机酸为溶剂制备的水凝胶。硝酸为溶剂制备的水凝胶粘度最小，乳酸为溶剂的水凝胶粘度最大。有机酸的烃链越长粘度越大。MTT法检测不同溶剂制备的CS/GP水凝胶对Hela细胞和原代培养的小鼠胚胎成纤维细胞和增殖率的影响，以此评价水凝胶的细胞相容性。结果显示，无论是MEF细胞还是Hela细胞，除了氯乙酸溶解的壳聚糖制备的水凝胶，其它溶剂制备的壳聚糖水凝胶都具有良好的细胞相容性。
采用溶剂蒸发法制备的CS/GP水凝胶膜结构疏松，较柔韧，吸水后仍然能够保持平展、结构完整。而壳聚糖膜的结构致密、干燥状态下柔韧性差，吸水后卷曲、容易破碎。扫描电镜显示，壳聚糖膜横切面致密、无空隙，而CS/GP水凝胶膜横切面为多孔状结构。这种多孔结构为水凝胶膜的药物包载提供了可行性。水凝胶膜的表面较壳聚糖膜表面稍微有些粗糙。
水凝胶膜的亲水性能高于壳聚糖膜。水凝胶膜的柔韧性能优于纯壳聚糖膜。蛋白吸附实验表明，水凝胶膜对BSA和LYZ的吸附量都明显高于壳聚糖膜。MTT测试结果表明，壳聚糖水凝胶膜具有良好的细胞相容性。将胎鼠成纤维细胞分散在膜表面培养，细胞能够在CS膜与CS/GP水凝胶膜上良好的生长，这为CS/GP水凝胶膜应用到医药领域、细胞培养的支架材料提供了依据。
壳聚糖;壳聚糖季铵盐;甘油磷酸钠;温敏水凝胶;水凝胶膜
中国海洋大学
硕士
遗传学
陈西广
2009
中文
R318.08
73
2009-09-28（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）