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环境响应性材料作为药物传递的载体,已经得到了广泛的关注和应用。本课题从环境响应性材料的制备出发,来提高已有材料的性能以及制备新型响应性材料,为环境响应性材料的研究做一定的补充。 本课题分为两个部分,第一部分是受到旋转壁式生物反应器应用的启发,以及对微重力环境特点的了解,借用水平旋转装置来改变受力情况,减少重力对流体的影响,因此本实验进行了流体流态的模拟实验。以此为基础进一步探索了水平旋转条件下聚(N-异丙基丙烯酰胺)(PNIPAM)的制备,期望来改善材料传统制备的不足。课题的第二部分则是对葡萄糖响应性系统半刀豆球蛋白(ConA)体系进行了探索,为了更好地利用天然多糖的可生物降解和生物相容性的特性,我们制备了一种能够传递胰岛素的葡萄糖响应性凝胶载体。 本文的第一章简单介绍了重力在制备高分子材料中产生的影响,并阐述了在水平旋转条件下模拟流体运行的状况和制备 PNIPAM 凝胶的想法。后面部分则是对半刀豆球蛋白(ConA)葡萄糖响应性体系做了系统的介绍,并对选择多糖类化合物作为响应性载体做了阐述。 本文第二章主要模拟了维生素B12液滴在不同粘度的丙三醇混合溶液中的运行情况,从模拟的结果可知:而在粘度相同的情况下,速度越低,液滴偏离水平轴中心越厉害。因此我们可以初步知道,受力的改变对液滴的运行状态具有一定的影响。 在第二章的基础上,随后在水平旋转条件下制备了 PNIPAM 凝胶,并对新型环状 PNIPAM 凝胶进行了一系列的对比表征。考察了不同转速对PNIPAM凝胶成型性的影响,发现在转速大于100 r/min时,凝胶不易成型,只有在转速小于100 r/min的条件下,才能得到成型性凝胶。但是在转速低于100 r/min时所得的凝胶的横切面结构显示的并不一样,在静止状态下得到的是普通的 PNIPAM 凝胶,在15-25 r/min时得到的是中空PNIPAM凝胶,而在80-100 r/min时得到的是一种新型的环状结构 PNIPAM 凝胶。后面重点研究了新型环状结构 PNIPAM 凝胶的结构,并考察了交联剂的用量对环状结构的影响。随着交联剂的增大,环的密度增大,同时环与环之间的交联也加大。我们对新型环状和普通 PNIPAM 凝胶进行了实物图拍照,显微镜观察,扫面电镜观察以及利用Optical Coherence Tomography技术得到了凝胶的三维图,表征结果进一步显示了新型凝胶的环状结构。为了进一步考察新型环状结构凝胶的溶胀收缩性能以及反复响应性速率,我们将新型环状结构和普通 PNIPAM 凝胶进行了溶胀性能实验测试,结果表明:新型环状结构PNIPAM凝胶具有比普通PNIPAM凝胶更好的保留水分的能力,同时其反复响应性速率要比普通PNIPAM凝胶的反复响应性速率要好。 本文第四章通过对已有方法的改进,通过三步法得到了壳聚糖/半刀豆球蛋白(ConA)/羧甲基右旋糖酐复合凝胶颗粒。第一步是借用已有的方法,在浓碱溶液中得到壳聚糖基体颗粒,使壳聚糖表面带上正电荷,此方法有利于后面对胰岛素的包载;第二步是利用戊二醛将ConA有效偶联到壳聚糖基体表面,使壳聚糖表面带有ConA;第三步则是利用碳二亚胺反应将羧甲基右旋糖酐交联到壳聚糖表面,使ConA能够与羧甲基右旋糖酐进行共价交联,同时ConA上的葡萄糖基结合位点能够与羧甲基右旋糖酐结合产生葡萄糖响应性。文中对合成的复合颗粒进行了一系列表面形貌表征、表面元素分析以及羧甲基右旋糖酐合成时间的确定,最后证实羧甲基右旋糖酐有效交联到了壳聚糖表面,最后得到了表面具有孔状结构的载体颗粒。 第五章探索了已合成的复合颗粒对葡萄糖的响应性。发现了ConA 和羧甲基右旋糖酐最合适的浓度:只有当 ConA 的浓度为 5 mg/mL,羧甲基右旋糖酐的质量是壳聚糖颗粒质量的两倍,以及ConA的浓度为10 mg/mL,羧甲基右旋糖酐的质量是壳聚糖颗粒质量的一倍时形成的复合载体颗粒才具有葡萄糖的响应性。实验对这两种响应性载体颗粒进行了包封率和载药量的计算,发现其载药量跟理论载药量相近,包封率都达到了65%以上,以及从后面对胰岛素的释放曲线可以看出,两种葡萄糖响应性复合凝胶颗粒都能实现胰岛素高百分率的释放,24小时后,胰岛素的释放百分比都能达到90%。