二硒醚交联壳聚糖水凝胶的制备及性能研究

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壳聚糖是一种天然的氨基多糖,具有良好的生物相容性、可降解性以及抗菌止血等特点,从而被广泛应用于伤口敷料领域。与传统伤口敷料相比,壳聚糖水凝胶敷料可以允许气体透过,吸收伤口渗出的组织液,防止伤口感染以及加速伤口愈合等优势,逐渐得到了人们的关注。更重要的是,在皮肤受到深度损伤,伤口面积大且不规则时,使用传统伤口敷料容易产生粘连现象,使病人在换药或清创时再次遭受痛苦。如果能够实现敷料的按需溶解,这将缓解病人的痛苦,但是目前对可按需溶解的水凝胶伤口敷料研究较少。二硒醚键具有较低的键能,在氧化还原等条件下实现断裂。近年来,二硒醚聚合物在生物医用领域得到了广泛的应用,比如药物释放,基因工程等,基于二硒醚易断裂的性质还可以展开更多有意义的工作。本文利用壳聚糖和羧甲基壳聚糖为原料,通过简单、绿色的方法制备了两种二硒醚交联的水凝胶。具体的研究内容如下:(1)以壳聚糖和γ-硒代丁内酯为原料,制备了含二硒醚的可按需溶解的壳聚糖水凝胶。通过核磁氢谱(1HNMR)、红外光谱(FT-IR)、X射线光电子能谱(XPS)、X射线衍射(XRD)、热分析(TGA)等测试对水凝胶的结构和热稳定性进行了表征。流变仪测试了水凝胶的力学强度,结果显示,随着体系内γ-硒代丁内酯的浓度增加,水凝胶的交联密度和强度也随之增大。作为伤口敷料的水凝胶,必须具有较好的吸收组织液的能力,因此通过磷酸盐缓冲溶液模拟人体体液测试水凝胶的溶胀能力,测试表明,8小时后水凝胶的溶胀率均在1000%以上,可以很好地吸收组织液。对溶胀12小时的水凝胶进行流变学测试,水凝胶在一定应变范围内储能模量均大于损耗模量,仍能保持一定的物理形态和强度。随后用双氧水(3 wt%)和谷胱甘肽(10 mmol·L-1)对水凝胶的响应性分别进行了实验,在2 mL上述液体下,水凝胶均可以快速变为液体。最后,通过细胞毒性实验,证明二硒醚交联的壳聚糖水凝胶具有良好的生物相容性。(2)可注射的水凝胶伤口敷料在对不规则的深度伤口进行治疗时具有很大的优势。以羧甲基壳聚糖和γ-硒代丁内酯为原料,制备了含二硒醚的可注射的羧甲基壳聚糖水凝胶。羧甲基壳聚糖的氨基开环γ-硒代丁内酯后得到硒醇修饰的聚合物,硒醇通过核磁氢谱(1HNMR)和紫外吸收光谱(UV-vis)进行了表征。随后,硒醇在空气中偶联得到二硒醚交联的羧甲基壳聚糖水凝胶,通过紫外(UV-vis)、红外(FT-IR)以及X射线光电子能谱(XPS)对水凝胶的结构进行了表征。同时,细胞毒性实验证明了羧甲基壳聚糖水凝胶具有优良的生物相容性。体内伤口愈合实验表明,二硒醚交联羧甲基壳聚糖水凝胶可以促进小鼠伤口的愈合。
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