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半纤维素是植物中连接纤维素和木质素的一种杂化聚糖,是植物纤维原料三大组分之一。在自然界中,半纤维素的含量仅次于纤维素,是一种有待开发利用的可再生生物质资源。由于半纤维素良好的生物相容性和可降解性,以半纤维素为原料制备的水凝胶在组织工程以及药物缓释方面均具有良好的应用前景。从玉米芯中分离得到的水不溶性半纤维素(water-insoluble hemicelluloses,wis-AGX)在胃部和小肠道内具有良好的稳定性,而在结肠部位受多种菌群和酶的作用下易发生降解,有望成为构建结肠靶向药物传输体系的一种理想原料。鉴于结肠靶向药物传输体系通常由具有pH响应性的合成聚合物或聚合物网络构成,而极少有文献报道木聚糖类天然多糖的性质及其在该领域内的应用。因此,本研究以该类水不溶性半纤维素为原料,通过与丙烯酰胺在碱性介质中的自由基接枝共聚和接枝共聚物的适度碱性水解,在原料大分子中引入具有pH响应性的PAA聚合物链段。含有PAA聚合物侧链的半纤维素改性产物与PVA经溶液共混后以戊二醛交联制备出具有pH响应性的复合水凝胶。该复合水凝胶的化学结构以及形貌特征以FTIR和SEM进行表征,并采用重量法研究了该复合水凝胶在去离子水以及在不同pH值(pH值分别为2.0,4.0,7.0,10.0)的缓冲溶液中的溶胀行为。结果显示该复合凝胶的溶胀行为表现出明显的pH敏感性,即水凝胶在酸性介质中发生体积收缩;而在中性或碱性介质中产生体积膨胀。此外,研究中还发现,在相同的pH值条件下,水凝胶的溶胀率随凝胶中-COO-含量的增加而增大;随戊二醛用量的增加而减小。其次,研究中还发现,在模拟结肠环境中,水凝胶发生显著地降解;而在不同p H值的缓冲溶液以及模拟胃部和小肠部的介质中,水凝胶几乎不发生降解。以茶碱作为模型药物,在相同时间内,载药凝胶在pH值为7.4的缓冲溶液中药物的累计释放量明显高于其在pH值为1.2的缓冲溶液中的药物累计释放量,表现出良好的pH敏感性和缓释特性。当以治疗溃疡性结肠炎的4-氨基水杨酸(4-aminosalicylic acid,4-ASA)作为模型药物时发现,在相同时间内,载药凝胶在模拟结肠环境中药物的累计释放量明显高于其在胃肠液中的累计释放量,其释药行为也同样表现出明显的pH敏感特性。基于该类复合水凝胶对外部环境表现出显著的pH敏感性,因此有望用作一类新型的智能药物传输体系,实现药物在结肠部位的靶向释放。