基于多重动态共价键构建自愈合透明质酸水凝胶
组织损伤是影响生活质量的因素之一,传统配体移植治疗策略受限于配体来源、匹配度低、免疫反应的原因,而成功率低.具有三维网络结构的水凝胶被应用于组织工程,成为理想的组织修复材料.然而,常规水凝胶因不具有动态可逆的性质,无法在损伤后恢复其结构与性能,从而丧失其应有的功能.因此具有自愈合性能的水凝胶被开发出来,用于改善这一缺点.本论文的主要工作是以透明质酸为原料,利用"Schiff"点击反应,通过可逆亚胺键/酰腙键构建水凝胶网络,以期获得一种可快速自愈合、可注射的透明质酸自愈合水凝胶.为此,从以下三个方面展开工作: (1)醛基化透明质酸(AHA)/胱胺盐酸盐(Cys)水凝胶体系.在酸性环境下,通过AHA和Cys的亚胺交联制备了AHA/Cys水凝胶体系.由于动态可逆亚胺键的引入,这种水凝胶具有pH响应性和自愈合性,在室温下,水凝胶能在10min内实现100%的愈合.这种快速的自愈合性能也使得水凝胶网络在被破坏后能够快速重组.但是弱的交联方式也导致水凝胶不够稳定,在PBS7.4水溶液中会快速水解,而影响其应用. (2)醛基化透明质酸(AHA)/3,3`-二硫代双(丙酰肼)(DTP)水凝胶体系.通过DTP的酰肼基团和AHA的醛基进行缩合,制备了AHA/DTP水凝胶.水凝胶在20s内成型,这使得水凝胶的体内植入成为可能.酰腙键和二硫键的存在也使得水凝胶具有快速自愈合性能(25℃,30min内,100%愈合)和多重响应性(pH和氧化还原响应性).此外,水凝胶的稳定性也得到提升,在PBS7.4水溶液中能够稳定存在10天以上.同时,水凝胶也对小鼠成纤维细胞(L929)和小鼠神经干细胞(NE-4C)表现出良好的细胞相容性. (3)醛基化透明质酸(AHA)/酰肼化透明质酸(DHA)水凝胶体系.以透明质酸为原料,分别对其进行醛基化改性和酰肼化改性,得到AHA和DHA,并利用不同的酰肼基团和醛基基团的配比,制备了AHA/DHA水凝胶.25℃环境中,水凝胶在酰腙键和二硫键的影响下,60min内能实现100%愈合,并且对pH和氧化还原表现出敏感性.水凝胶也在PBS7.4水溶液中更加稳定,能稳定存在至少20天.此外,L929和NE-4C细胞的培养,也展示出水凝胶良好的细胞相容性. 总之,一种基于"Schiff"反应的多重动态共价键策略被用于制备快速自愈合水凝胶.水凝胶具有高效的自愈合性能、良好细胞相容性、多重响应性和可注射性,有望在药物释放、伤口止血、软体机器人和神经修复等生物医学领域得到广泛应用.
透明质酸水凝胶;快速自愈合;动态可逆共价键;多重响应性;pH响应性
武汉纺织大学
硕士
材料科学与工程
周应山
2021
中文
TQ427.26
2021-10-13（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）