两亲分子在一定条件下可以通过分子间相互作用等自组装成多种有序缔合结构。虽然结构多样,但是性能较为单一。通过在两亲分子缔合结构中引入生物大分子等物质,一方面可以增强缔合结构的稳定性,另一方面也可以赋予两亲分子一些独特的性能,扩展其应用。在本文中选取了生物性能良好的大分子壳聚糖与常用食品添加食用酸构筑凝胶体系,通过流变学等手段探究了不同因素下凝胶结构的变化和性能的改变。接着引入壳聚糖进入表面活性剂体系,通过表面张力法研究了壳聚糖/表面活性剂体系的表面性质和相互作用。最后通过体外模拟释放实验和细胞存活实验探究了壳聚糖/表面活性剂体系的生物性能。1.前言实验开展前期,首先查阅了有关壳聚糖和表面活性剂的文献,通过文献从壳聚糖胶束、壳聚糖水凝胶、壳聚糖溶致液晶等几个方面简单综述了壳聚糖/表面活性剂混合体系的研究进展。发现壳聚糖水凝胶体系在作为药物递送系统具有良好的应用前景,但是壳聚糖自身溶解性差等缺陷限制了其深入的应用,此外壳聚糖大分子对于传统的表面活性剂缔合结构会产生一定的影响,从而扩展了其应用。因此,在实验室原有工作基础上,我们选取了食品酸与壳聚糖来制备凝胶体系,研究不同因素对其结构性质的影响,选用壳聚糖引入Tween 80、Brij 97等表面活性剂体系,研究了大分子壳聚糖对表面活性剂体系性能的影响。2.食品酸成分对凝胶体系性能的影响在本章中,首先利用相图法研究了壳聚糖与不同食品酸(酒石酸、柠檬酸、苹果酸、乳酸)形成的溶胶-凝胶体系的相行为。然后利用流变学手段研究了壳聚糖含量,食品酸种类对壳聚糖食品酸体系的影响。实验研究结果表明:(1)在壳聚糖溶解过程中,食品酸能够提供良好的质子化环境,为水凝胶的形成提供条件。(2)壳聚糖含量增加会导致食品酸分子和壳聚糖链相互缠绕促进凝胶体系生成。(3)四种食品酸体系的临界应力值均超过了100 Pa,复合模量G*都会随着壳聚糖含量的增加而增加。(4)乳酸体系的复合模量在壳聚糖含量为12%和13%时,超过了1000 Pa,而其他体系均没有超过1000 Pa。(5)随着剪切速率的改变,壳聚糖凝胶体系会出现两个不同的受力过程,剪切速率较低时,壳聚糖分子会开始定向排列,出现取向现象,新结构逐渐形成。随着剪切速率增加,体系结构趋于稳定,并开始反向受力。3.温度对食品酸/壳聚糖凝胶体的影响在本章中,利用流变学手段,研究了温度对壳聚糖凝胶体系的影响,并利用数学模型对其分析。研究结果表明:(1)在凝胶的形成过程中壳聚糖分子之间的相互作用比起小分子酸来说是主要的,随着温度的升高,逐渐出现了壳聚糖小分子链段运动和质心运动。(2)乳酸/壳聚糖体系有别于其他三种食品酸体系,在凝胶形成过程中,乳酸分子单体也会形成自聚,加速凝胶体系的形成。(3)连续温度扫描结果表明,复合粘度的谷值的出现均晚于内耗峰值的出现。这就对应了凝胶体系的滞后效应,应变滞后于应力。(4)建立了Williams–Landel–Ferry(WLF)模型和阿仑尼乌斯模型,定量分析了在温度改变时,壳聚糖分子片段的小分子运动和质心运动,将整个温度区间联系起来。(5)不同温度的稳态流变表明了食品酸体系的流体性质,酒石酸、柠檬酸、苹果酸在温度低于318 K时,随着剪切速率升高,会出现牛顿平台,随后出现剪切稀释行为,温度高于318 K时,在较低剪切速率范围就会出现剪切稀释。相比之下,乳酸的温度敏感性更强,在310 K时就已经出现了整体剪切稀释的现象。4.壳聚糖/表面活性剂混合组分的表面性能和生物应用在本章中,利用表面张力法研究了壳聚糖/表面活性剂混合体系的相互作用,其次研究了壳聚糖/表面活性剂混合体系的体外释放和生物相容性。实验结果表明:(1)壳聚糖引入表面活性剂体系会参与胶束内核形成和吸附表面活性剂分子,从而降低体系的表面活性。(2)相互作用力β~m说明了壳聚糖与表面活性剂分子之间是相互吸引的,不同的是Brij 97由于有着与Tween 80不同的疏水结构导致壳聚糖/Brij 97体系的相互作用力较弱。(3)对于溶致液晶体系来说,壳聚糖的引入,通过壳聚糖分子链相互缠绕,联结,使得原液晶体系结构更加稳固,既减缓了初期的释放速率,也影响了最终的释放率。(4)MTT实验表明,利用壳聚糖/表面活性剂体系培养的细胞生长状况良好,说明该体系有着良好的生物相容性。