酶催化交联制备温度响应型粘附性可注射水凝胶

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近年来,受贻贝仿生启发制备的粘附性水凝胶材料成为高分子材料领域研究的热点。贻贝仿生粘附性水凝胶具有优异的生物相容性、组织粘附性、安全及无害等特点,其在皮肤修复、组织粘附、伤口愈合及止血等领域已被广泛研究,是一种极具应用价值的生物医用高分子材料。但是,目前贻贝仿生粘附性水凝胶常用的合成方法是使用氧化剂如高碘酸钠(NaIO4)、硝酸银(AgNO3)等氧化儿茶酚的方式来交联,或采用儿茶酚-Fe3+配位交联来制备。一方面氧化剂的加入不足会降低凝胶强度,另一方面加入过量又会降低材料的生物相容性。采用儿茶酚-Fe3+配位交联方式制备的凝胶通常稳定性不高,凝胶强度差。辣根过氧化物酶(HRP)在过氧化氢(H2O2)催化作用下可以快速交联多元酚类,具有无毒、可控、高效等优点。但是,这种交联方式在仿贻贝粘附性水凝胶的制备中很少报道。本论文通过HRP/H2O2酶催化反应,首先制备了一种温度响应的仿贻贝粘附性水凝胶,然后用合成的温敏性多巴胺聚合物与巯基化透明质酸制备混合溶液,在HRP/H2O2酶催化交联下制备了可注射的温度响应的透明质酸水凝胶。本论文第一部分以两种温敏性单体2-(2-甲氧基乙氧基)甲基丙烯酸乙酯(MEO2MA)和寡聚(乙二醇)甲基醚甲基丙烯酸酯(OEGMA)与多巴胺甲基丙烯酰胺(DMA)通过自由基聚合合成了温敏性含多巴胺基聚合物,采用酶催化反应,制备了一系列不同温度敏感的粘附性水凝胶材料。实验结果表明,该水凝胶可以在酶催化下快速形成凝胶,且凝胶化时间可以通过聚合物、HRP及H2O2浓度来调节。溶胀及流变实验表明,该凝胶具有明显的温度响应性。一方面,凝胶随温度升高平衡溶胀率明显降低;另一方面,凝胶在LCST以上凝胶强度增强。从流变测试中我们还可以得出结论,凝胶中儿茶酚含量增多并不利于凝胶强度的改善。凝胶的自愈合、可注射及粘附实验结果显示,这种仿贻贝温敏性粘附水凝胶具有快速自愈合及可注射的优点,在不同材料表面拥有很强的粘附能力且凝胶的粘附性能随温度升高而增强。本论文第二部分将合成的温敏性多巴胺基聚合物与巯基改性的透明质酸制备成混合溶液,再加入HRP/H2O2,通过酶催化反应制备了一种温度响应的可注射透明质酸水凝胶。温度响应性测试表明,该凝胶的温度响应行为可以通过同时改变HRP/H2O2浓度来调节。流变测试显示,将HRP/H2O2浓度比由2.5 U·mL-1/1.25 mM,5 U·m L-1/2.5 mM提高至10 U·m L-1/5 mM,凝胶的储能模量由365Pa,407 Pa提高到1084 Pa。最后,溶胀实验及药物释放实验均证明该凝胶具有明显的温度响应行为。
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