甲壳素/壳聚糖纳米凝胶基材料的制备及其在生物材料中的应用

来源 :武汉大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:sun4679
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
甲壳素/壳聚糖作为天然高分子,具有良好的生物相容性和生物可降解性,由它们构筑的一系列不同形式的纳米材料受到研究人员的广泛关注。其中甲壳素/壳聚糖纳米凝胶材料兼具了纳米颗粒和凝胶的优点,已在药物递送、抗菌材料、生物成像、组织工程等方面表现出巨大的应用潜力。本论文利用碱/尿素水溶剂体系溶解甲壳素/壳聚糖,采用一步搅拌法热诱导甲壳素/壳聚糖分子链自组装制备出甲壳素/壳聚糖纳米凝胶,以此为基础构建一系列甲壳素/壳聚糖纳米凝胶基复合材料。通过多种表征手段如扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)、X射线衍射(XRD)、红外光谱(FTIR)、热重分析(TG)、紫外可见光谱(UV-Vis)、流变仪、Zeta电位和粒径分析仪等研究纳米凝胶的结构与性能。同时,通过细胞学和动物学实验评价它们在生物材料领域的应用前景,为甲壳素/壳聚糖纳米凝胶材料的研究、开发及应用开辟了新途径。主要研究内容及结果如下:1首次采用一步搅拌法在NaOH/尿素体系中制备出甲壳素纳米凝胶,并通过简单的化学修饰调控凝胶的表面电荷。将溶解在NaOH/尿素体系中的甲壳素溶液高速搅拌(8000-12000 rpm)制备得到粒径为20-30 nm的甲壳素纳米凝胶,同时研究了搅拌速度、甲壳素浓度等条件对制备的甲壳素纳米凝胶(CNGs)的粒径及分散性的影响。不同条件下制备的纳米凝胶粒径基本相同,但浓度越高形成的纳米凝胶更易聚集。通过FTIR、SEM、TEM、XRD、流变仪对纳米凝胶进行表征,证明甲壳素纳米凝胶的制备过程为物理过程,且其分散液具有剪切变稀的性质;MTT细胞毒性实验和细胞黏附实验表明纳米凝胶具有良好的生物相容性。将甲壳素纳米凝胶脱乙酰和Tempo催化氧化,制备出表面电荷可控的氨基化和羧基化纳米凝胶,并分别探究制备条件对两种纳米凝胶的脱乙酰度和羧基含量的影响,最后研究了甲壳素纳米凝胶,氨基化和羧基化纳米凝胶的抗菌性能。纳米凝胶中的氨基含量会随着脱乙酰时间的增长而增加,在脱乙酰3 h后脱乙酰度可达33%,但脱乙酰过程主要发生在第一个小时内;5 mmol/g Na Cl O氧化的纳米凝胶中的羧基含量为0.57 mmol/g,且其与氧化剂Na Cl O的量呈线性增加的关系;抗菌实验表明氨基化纳米凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌均表现出优异的抑菌性能。2将具有不同凝血机制的甲壳素和累托石复合,制备出具有高效止血性能的甲壳素/累托石复合纳米材料。将层状硅酸盐累托石和甲壳素溶液混合,一步法制备出具有特殊结构的甲壳素/累托石复合纳米材料,通过SEM、TEM、FTIR、TG、XRD、Zeta电位等对制备的复合材料进行表征,并探究了材料的吸水率、溶血率、体外凝血时间、生物相容性、凝血性质等。结果表明在制备过程中部分甲壳素分子链可以插入到累托石的层间,大部分的甲壳素自组装形成纳米颗粒黏附在累托石表面形成特殊的夹层结构;单纯的累托石Zeta电位为负值,而复合材料的Zeta电位均为正值;同时单纯累托石的液体吸收率仅有200%,与甲壳素复合后其材料液体吸收率大大增加,均在1000%以上。细胞实验和溶血实验证明了甲壳素/累托石复合纳米材料具有良好的生物相容性。凝血实验揭示了复合材料的凝血机制主要为累托石激活内源性凝血因子,从而促进凝血。最后通过大鼠断尾实验和兔子股动脉切断止血实验研究了其止血效果。甲壳素/累托石复合纳米材料比商用止血材料Celox具有更加优异的止血性能,可以在121 s左右止住大鼠断尾出血;140 s左右止住兔子股动脉出血。3以甲壳素纳米凝胶为模板原位合成金纳米粒子(AuNPs)制备具有良好光热性能的复合材料(CNGs@AuNPs),并研究了其对抗癌药物DOX的刺激响应释放性能。通过改变反应温度和氯金酸浓度对AuNPs的粒径进行调控,制备出粒径为2.5 nm~90 nm的AuNPs。通过近红外光探测不同材料的光热效果。在120℃下氯金酸浓度为1mg/m L时,制备的CNGs@AuNPs可以在2W/cm~2功率下10min内温度升高30℃。将DOX负载在CNGs@AuNPs中,探究其在不同p H、不同温度及近红外光刺激下的释放行为。结果表明:CNGs@AuNPs具有p H响应性和温度响应性,低p H和高温可以促进药物释放;此外,近红外光刺激也会加快药物释放;细胞实验证实了负载DOX的CNGs@AuNPs在NIR辐射下具有化疗和光热疗的共同作用。4以壳聚糖分子链自组装制备壳聚糖纳米凝胶,并以此为模板制备出具有优异抗菌性能的壳聚糖/银纳米粒子(AgNPs)复合材料。将壳聚糖溶解在KOH/Li OH/尿素体系中,对其高速搅拌制备出粒径为40 nm左右的壳聚糖纳米凝胶,通过FTIR、XRD、TEM、流变仪等对其进行表征。证实了壳聚糖纳米凝胶的制备过程为物理过程,且壳聚糖纳米凝胶具有剪切变稀的特性。通过壳聚糖纳米凝胶原位还原Ag NO3制备出壳聚糖纳米凝胶/AgNPs复合材料。改变壳聚糖凝胶和Ag NO3的比例可以调控AgNPs的粒径,其粒径会随着Ag NO3浓度降低而减小。在壳聚糖纳米凝胶与Ag NO3比例为18/1条件下制备的样品中,AgNPs的平均粒径仅为4nm。通过MTT细胞毒性实验和体内体外抗菌实验对材料的生物学性质进行研究。结果表明壳聚糖纳米凝胶和复合材料均具有良好的细胞相容性。抗菌实验表明壳聚糖纳米凝胶/AgNPs复合材料在体外和体内均具有优异的抗菌性能。
其他文献
怀素《自叙》多录显贵诗歌称其书,予则不独巨子俊流一字之褒铭心不敢忘,即无名之老人女子,一言一事,亦引为知己,而不能忘也,故曰琐志云尔。若吾乡沈寐叟,滮湖遗老金甸丞及南海康翁,知己之感,皆有别记。他如张孟劬尔田与其友陈柱尊书称予书怪伟,如有鳞甲森动,卓然绝依傍,尤可惊异。
期刊
随着计算机技术发展,数字化阅读的渗透以及个人数字终端设备的普及,教材的数字时代也随之到来。数字教材不仅是技术赋能学习的重要载体,也在推动数字化时代人类学习范式转变的过程中扮演着重要的角色。然而,比起传统教材,数字教材信息容量大,功能庞多、结构关系复杂,其优势与功能的充分发挥依赖于对教材内容进行有效的组织。因此本研究基于人类认知规律,以提高数字教材的学习效率为导向,以均衡认知负荷为目标,探讨数字教材
学位
基于IGS几百个观测站对数十颗GNSS卫星长时间和高时空分辨率的跟踪观测,利用地基GNSS技术反演全球电离层总电子含量的时空分布,极大地促进了人们对于电离层的认识。然而,IGS观测站在全球的分布并不均匀,大部分观测站位于北半球的大陆地区,广阔的海洋地区只有很少甚至没有GNSS观测站。在缺乏电离层观测数据的地区,电离层模型的精度显著降低。影响全球电离层模型精度的主要因素为模型数据源和模型算法。近些年
空间内涵是信息的重要构成要素,研究表明,在人类社会中有超过57%的数据信息与地理位置、空间区位相关。特别是随着移动定位、传感器网络、移动互联等技术的发展,在人们日常生活生产实践中,通过网络环境传输与共享的泛在地理信息呈指数级增长,其构成了对客观世界多尺度、大纵深、全覆盖的动态映像。在互联网泛在地理信息中,网络文本是其重要的存在形式,有近20%的网络文本中包含对地理位置信息的描述,并且超过四分之一的
学位
学位
学位
学位
学位