论文部分内容阅读
目的:本研究致力于研制一种以聚甲基丙烯酸-2-羟乙酯水凝胶(PHEMA)为基础,更能提高角膜上皮细胞再生能力,具有良好生物相容性和机械性能的角膜移植替代品。 方法:研究将甲基丙烯酸酯明胶(Gel-MA)网络结合到聚甲基丙烯酸-2-羟基乙酯水凝胶(PHEMA)网络上,制备出新型多孔双网络水凝胶(PDN),对其物理、化学、生物学方面的性能进行表征,评估其在角膜损伤修复中的应用前景。本课题首先通过甲基丙烯酸酯(MA)接枝改性明胶(Gel),制备甲基丙烯酸酯明胶(Gel-MA);通过自由基聚合得到聚甲基丙烯酸-2-羟基乙酯(PHEMA),得到第一层网络结构。其次,将聚甲基丙烯酸2-羟基乙酯(PHEMA)浸润到不同浓度的Gel-MA溶液中,在紫外光辐照下形成双网络水凝胶(PDN-50,PDN-100)。通过核磁共振能谱(1H NMR)测量分析甲基丙烯酸酯接枝明胶的甲基丙烯酸酯接枝率;通过X射线光电子能谱仪(XPS)分析所制得的双网络水凝胶的表面化学组成;通过扫描电镜(SEM)观察其表面的微观形貌结构;通过可见光分光光度仪检测其光学透过率;通过热重分析仪(TGA)评估样品热稳定性情况;通过动态热机械性分析仪(DMA)评估样品动态热机械性能;通过称重法测量评估了样品溶胀性能;此外,采用CCK-8法测定人角膜上皮细胞(HCEC)在该双网络水凝胶上的体外细胞毒性;通过死活染试剂盒观测人角膜上皮细胞在该双网络水凝胶上的粘附增殖情况。 结果:实现了明胶的MA改性,通过1H NMR结果分析得到接枝率为25.1%;成功制备得到了双网络水凝胶(PDN-50,PDN-100),通过XPS结果和SEM结果分析得到双网络水凝胶的形成了高度相连的多孔网络结构;通过透明率测量结果分析得到纯PHEMA薄膜几乎不透光,仅有27%的透光率,PDN-100有82%,PDN-50有74%,PDN水凝胶更接近生理人类角膜。通过平衡水含量分析得到纯PHEMA有30.36%,PDN-100有74.40%,与生理学角膜相似;PDN-50有52.30%,平衡水含量随着加入Gel-MA的浓度增长而增长。通过热重分析得到Gel-MA保持稳定直到在249℃,PHEMA保持稳定直到195℃,而PDN水凝胶随着Gel-MA的浓度增加其最大降解速率时对应的温度也会上升;通过动态机械性能分析得到随着频率的增加所有水凝胶的存储模量都有所增加,PDN水凝胶的模量是接近人类生理角膜弹性模量的;通过CCK-8法和死活染试剂盒法分析得到PDN-50和PDN-100水凝胶并没有影响细胞的生长增殖,对比PHEMA水凝胶,加入了Gel-MA的PDN水凝胶更能让HCEC在材料上粘附和增殖,材料具有更强的体外生物相容性和促角膜上皮细胞再生能力。 结论:利用双网络技术成功构建了多孔双网络水凝胶,该水凝胶具有与天然角膜相似的光学性能,溶胀性能,机械性能和体外生物相容性,说明Gel-MA作为第二层网络,可优化单一PHEMA的理化性能和角膜上皮细胞亲和性,所合成的多孔双网络水凝胶有希望在角膜修复的应用材料中将扮演着重要的角色。