基于氨基酸两性离子水凝胶的制备与表征

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水凝胶指的是一类低交联度的聚合物材料,其最为显著的特点是相比于其他聚合物的高吸水性、高含水率。水凝胶的含水率一般不低于10~20%,而一些超吸水水凝胶材料可以吸收自身重量数千倍的水。此外,大多数水凝胶材料都表现出较好的生物相容性,因而在生物材料领域得到了广泛的应用。两性离子水凝胶是一类分子链结构中同时含有阴、阳离子基团的水凝胶材料,该结构具有高度极性和电中性的特点,因而赋予材料优异的亲水性和抵抗蛋白质等生物分子沉积的性能。氨基酸为一类天然大量存在的两性离子化合物,本文以氨基酸和含有环氧基团的聚合物,通过环氧/氨基开环加成反应,制备得到一类两性离子水凝胶材料,并对其结构、性能进行了详尽的研究。  首先,通过光引发自由基聚合,制备了一系列不同单体配比的HEMA/GMA共聚物水凝胶。以该共聚物为反应基体,在50℃下与一定浓度的氨基酸碱溶液反应24小时,制备了一类具有氨基酸结构的新型两性离子水凝胶材料。对材料的结构和性能进行了表征。结果表明,该类两性离子水凝胶材料,具有优异的亲水性(平衡含水率增加约100~200%,表面静态接触角从75~90°下降至10~45°)和离子通透性能;基于中性电荷氨基酸制备的两性离子水凝胶对于不同电荷蛋白质都具有抗沉积的作用;而基于带有不同电荷氨基酸制备的两性离子水凝胶对于不同电荷蛋白质则具有不同相互作用,这种规律可能归因为静电作用力。  其次,采用分散聚合制备了单分散的聚甲基丙烯酸缩水甘油酯(PGMA)微球。然后,将制备得到的PGMA微球与氨基酸进行开环加成反应,制备得到一类两性离子聚合物微球,并对微球进行了表面元素表征、测试了该微球的蛋白吸附性能。实验结果表明:氨基酸被成功接枝到微球表面;接枝甘氨酸/丝氨酸的微球,对蛋白有较好的抗沉积效果,蛋白吸附量为PGMA微球的20~25%;接枝天冬氨酸/赖氨酸的微球则对带有同种电荷的蛋白有抗沉积作用,而对于带异种电荷的蛋白质则表现为吸附行为。
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