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聚乳酸(PLA)是具有良好生物相容性和可生物降解的聚酯材料,但其疏水性和低降解速率限制了它在生物医用领域的应用;水凝胶是一种吸水溶胀而不能溶解的三维网络聚合物,具有良好的生物相容性、透过性及载药不失活等特性,在药物释放及组织工程等生物医用领域具有广泛应用前景。本文首先以亲水性聚乙二醇(PEG)对PLA进行嵌段共聚改性,并以丙烯酸酯封端制备可光聚合大分子单体,再分别与亲水性乙烯基吡咯烷酮(NVP)、丙烯酸(AAc)单体及功能化线性环糊精聚合物(CDP-g-GMA)进行光聚合制备共聚凝胶膜,利用多种表征技术对不同凝胶膜的结构与性能进行表征,并以不同染料分子作为模型药物研究共聚凝胶膜的载药与药物释放。
首先,以聚乙二醇(PEG1K,Mn=1,000)为引发剂、辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为催化剂引发丙交酯(LA)开环聚合制备不同分子量的PLA-PEG-PLA两亲嵌段共聚物,再与丙烯酰氯反应制备丙烯酸酯封端PLA-PEG-PLA大分子单体(PELA3K-DA及PELA10K-DA)。大分子单体与NVP在紫外光及光引发剂作用下共聚形成凝胶膜。对大分子单体及凝胶膜的结构与性能进行了表征。结果表明:NVP共单体的引入,改善了共聚凝胶膜的亲水性,加快了凝胶膜的降解速度,降低了玻璃化转变温度。随着NVP单体投料比的增加凝胶膜的拉伸强度下降,断裂伸长率增加。以甲基橙(MO)为模型药物通过溶剂浸泡载药/常温干燥法得到载药凝胶膜,并模拟体内进行体外释放,结果显示,随着NVP投料比的增加及大分子单体分子量的降低,MO的释放百分率增加。
其次,大分子单体PELA3K-DA、AAc及NVP在紫外光作用下进行三元共聚制备pH值敏感共聚凝胶膜。考察了共聚凝胶膜的pH敏感性,在酸性条件下,共聚凝胶膜的吸水率较小,而在pH7.4的缓冲溶液中,随着丙烯酸投料比的增加,凝胶膜的吸水率急剧增加。以MO和碱性品红(BV14)为模型药物,考察了凝胶膜溶剂浸泡载药/常温干燥法及pH7.4缓冲溶液中吸附载药及其药物释放模式,研究发现,通过浸泡载药/常温干燥法的载药量明显高于通过静电作用吸附的载药量,但前者不管在酸性或碱性条件下药物释放速度高于后者,而且碱性条件下更快,而通过静电作用吸附BV14载药凝胶膜即使在pH7.4缓冲溶液中的释放速度也很缓慢。
最后,在强碱性条件下,以环氧氯丙烷交联甲苯-β-环糊精(β-CD)包合物制备线性β-环糊精聚合物(CDP),再与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应制备可光聚合CDP-g-GMA衍生物。在紫外光照射下,PELA3K-DA、CDP-g-GMA及NVP共聚制备载有β-CD的功能性凝胶膜。对凝胶膜的结构和性能进行了表征,结果表明:环糊精聚合物的引入改善了凝胶膜的亲水性,增加了凝胶膜的热稳定性及降低了凝胶膜的玻璃化转变温度。以MO及甲基紫(MV)为模型药物研究凝胶膜的药物释放模式,结果表明:由于环糊精空腔对MO及MV的包合作用,模型药物从凝胶膜中释放速度非常缓慢。
首先,以聚乙二醇(PEG1K,Mn=1,000)为引发剂、辛酸亚锡(Sn(Oct)2)为催化剂引发丙交酯(LA)开环聚合制备不同分子量的PLA-PEG-PLA两亲嵌段共聚物,再与丙烯酰氯反应制备丙烯酸酯封端PLA-PEG-PLA大分子单体(PELA3K-DA及PELA10K-DA)。大分子单体与NVP在紫外光及光引发剂作用下共聚形成凝胶膜。对大分子单体及凝胶膜的结构与性能进行了表征。结果表明:NVP共单体的引入,改善了共聚凝胶膜的亲水性,加快了凝胶膜的降解速度,降低了玻璃化转变温度。随着NVP单体投料比的增加凝胶膜的拉伸强度下降,断裂伸长率增加。以甲基橙(MO)为模型药物通过溶剂浸泡载药/常温干燥法得到载药凝胶膜,并模拟体内进行体外释放,结果显示,随着NVP投料比的增加及大分子单体分子量的降低,MO的释放百分率增加。
其次,大分子单体PELA3K-DA、AAc及NVP在紫外光作用下进行三元共聚制备pH值敏感共聚凝胶膜。考察了共聚凝胶膜的pH敏感性,在酸性条件下,共聚凝胶膜的吸水率较小,而在pH7.4的缓冲溶液中,随着丙烯酸投料比的增加,凝胶膜的吸水率急剧增加。以MO和碱性品红(BV14)为模型药物,考察了凝胶膜溶剂浸泡载药/常温干燥法及pH7.4缓冲溶液中吸附载药及其药物释放模式,研究发现,通过浸泡载药/常温干燥法的载药量明显高于通过静电作用吸附的载药量,但前者不管在酸性或碱性条件下药物释放速度高于后者,而且碱性条件下更快,而通过静电作用吸附BV14载药凝胶膜即使在pH7.4缓冲溶液中的释放速度也很缓慢。
最后,在强碱性条件下,以环氧氯丙烷交联甲苯-β-环糊精(β-CD)包合物制备线性β-环糊精聚合物(CDP),再与甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)反应制备可光聚合CDP-g-GMA衍生物。在紫外光照射下,PELA3K-DA、CDP-g-GMA及NVP共聚制备载有β-CD的功能性凝胶膜。对凝胶膜的结构和性能进行了表征,结果表明:环糊精聚合物的引入改善了凝胶膜的亲水性,增加了凝胶膜的热稳定性及降低了凝胶膜的玻璃化转变温度。以MO及甲基紫(MV)为模型药物研究凝胶膜的药物释放模式,结果表明:由于环糊精空腔对MO及MV的包合作用,模型药物从凝胶膜中释放速度非常缓慢。