论文部分内容阅读
聚乙烯醇(PVA)水凝胶是常用的生物材料其性能优异,但是在植入人体后仍然会产生生物粘附问题。本文将新型绿色的、可工业化应用的光诱导-可逆加成断裂链转移(PET-RAFT)聚合应用在水凝胶表面修饰,成功构建了季铵盐壳聚糖、两性离子和温度刺激响应三种功能性表面,提高了水凝胶的抗生物粘附性能,并扩大了应用范围、降低了使用风险。本文主要研究内容如下:(1)根据陈以昀和Boyer课题组的研究成果,推断PVA水凝胶上的羟基与接枝单体的双键发生PET-RAFT聚合而形成醚键。ATR-FTIR和XPS验证了这一说法。反应因素结果表明:CPADB和光催化剂在合适的浓度下可形成稳定的自由基浓度;光催化剂的催化效率随着光吸收强度的提高而提高;接枝率随单体浓度的提高而提高;无氧环境下的反应效率比有氧的高;接枝反应前期缓慢,中期逐步提高,而后期趋于稳定;反应温度可提高反应速率;氯铝酞菁(AlPc)体系可透过遮挡物进行反应,但反应效率较低。(2)采用PET-RAFT聚合和开环反应两步法成功在PVA水凝胶上接枝甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)和2-羟丙基三甲基氯化铵壳聚糖(HACC)。接枝后,水凝胶热力学性能降低,亲水性和力学性能变化较大,光学透过率降低。PVA-g-pGMA和PVA-g-p(GMA-HACC)水凝胶细胞毒性分别为0级和1级。水凝胶接枝GMA引入的环氧基团提高了生物粘附性能(蛋白吸附性能提高50.78%,细胞粘附性能提高23.08%-42.58%)。而PVA-g-p(GMA-HACC)水凝胶由于空间排斥效应和表面水化效应,抗蛋白吸附性能提高39.59%,抗细胞粘附性能提高44.50%-54.52%。(3)采用PET-RAFT聚合一步法在有氧环境将MEDSAH两性离子接枝至PVA水凝胶上。接枝后,水凝胶热力学性能和力学性能降低,亲水性提高(接触角14.6°),光学透过率>88.8%。PVA-g-pMEDSAH水凝胶细胞毒性为1级。基于表面水化效应和空间排斥效应,水凝胶的抗蛋白吸附性能提高59.53%,抗细胞粘附性能提高71.82%-75.86%。(4)采用荧光黄体系在有氧环境下成功接枝NIPAAm温度刺激响应聚合物至PVA水凝胶上。接枝后,水凝胶的热力学性能和力学性能变化较小,亲水性提高且具有温敏特性(25℃时接触角4.3°,37℃时接触角37.4°),光学透过率>92.2%。PVA-g-pNIPAAm水凝胶细胞毒性为1级。水凝胶的抗蛋白吸附性能提高且具有温敏特性(25℃时提高56.09%,37℃时提高42.75%),抗细胞粘附性能提高37.29%-46.65%,其主要原因是空间排斥效应。(5)采用AlPc体系在有氧环境下成功接枝CBMA两性离子至PVA水凝胶上。接枝后,水凝胶的热力学性能和力学性能降低,亲水性提高(接触角16.8°),但AlPc残留影响水凝胶光学性能。PVA-g-pCBMA水凝胶细胞毒性为1级。基于表面水化效应和空间排斥效应,抗蛋白吸附性能提高64.62%,抗细胞粘附性能提高71.24%-77.70%。