γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇水凝胶的制备及其性能表征

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γ-聚谷氨酸是一种具有pH敏感性,无毒、生物可降解的高分子材料,可被广泛应用于医药、食品等领域。为了降低生产成本,对其进行固体发酵研究;为了拓宽它的应用领域,在不添加任何化学试剂的前提下,将其与聚乙烯醇交联制备成水凝胶,并对制得的水凝胶进行药物缓释应用。由纳豆芽孢杆菌以大豆作为基础固态培养基,发酵生产了γ-聚谷氨酸,在此基础上通过响应面法对培养基进行优化。结果显示当接种量为1.4mL,氯化钠浓度为7.8mg/mL,磷酸氢二钾浓度为0.003mmol/g时,γ-聚谷氨酸产量为6.43g/kg。在不添加任何化学试剂的前提下,制备出γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇水凝胶。分别在pH4.0、pH7.4和pH9.0三种缓冲溶液中对Gel3/7、Gel4/6、Gel5/5、Gel6/4、Gel7/3这5种水凝胶进行pH敏感性、溶胀度、溶胀-消溶胀及保水率的测定;同时也对其热稳定性、酶促降解性和机械性能进行了研究,研究结果显示,γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇水凝胶具备pH敏感性、溶胀-消溶胀特性及生物可降解性;且5组水凝胶中,溶胀度随着γ-聚谷氨酸量的增加而减小,保水率及热稳定性均随着γ-聚谷氨酸量的增加而升高。对γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇水凝胶的溶胀动力学研究表明:不同pH值的溶液媒介对水凝胶的初始扩散行为没有影响,都属于non-Fickian扩散模式;不同水凝胶在相同pH值环境中,水的扩散系数会随着水凝胶的溶胀速率的增大而增大。以5-FU作为药物缓释对象,对γ-聚谷氨酸/聚乙烯醇水凝胶进行药物缓释研究,显示水凝胶在pH为7.4的缓冲溶液中药物释放较快,在pH为1.2的缓冲溶液中,释放较为平缓。
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