快速溫度響應型物理-化學雙交聯網絡聚合物水凝膠.pdf

1、物理/化學雙交聯網絡聚合物水凝膠，是指水凝膠的交聯網絡結構中同時具有物理交聯與化學交聯兩種網絡結構。其中，物理交聯是通過聚合物鏈間的弱相互作用力形成的，例如氫鍵、疏水相互作用等。此類物理凝膠網絡是可逆的，可通過改變溫度、pH值等外界環(huán)境，迅速地形成或解散凝膠網絡。而化學交聯則是通過化學鍵合作用而形成的，其過程不可逆，但凝膠化時間要長于物理交聯。通過此兩種交聯方式相結合而形成的雙網絡水凝膠，同時具備物理交聯網絡形成速度快以及化學交聯網絡穩(wěn)

2、定性強的特點。
　　本項目以溫度刺激響應形成物理凝膠為切入點，研究了雙交聯網絡水凝膠的設計、合成、凝膠化作用及其在快速成型、組織粘合以及術后防粘連等領域的應用性能。
　　在快速成型領域的應用：可通過控制外界環(huán)境變化，快速形成具有特定形狀的物理交聯水凝膠；再通過進一步的化學交聯加強凝膠網絡的穩(wěn)定性，完成定型。
　　在組織粘合劑領域的應用：可在生理環(huán)境下快速形成物理交聯凝膠以抵抗來自于體內剪切應力的沖蝕；再通過進一步光照引

3、發(fā)交聯反應，使其具有良好的粘合力并且限制其溶脹度，避免凝膠在體內因持續(xù)溶脹而造成的不良反應。
　　在防粘連凝膠領域的應用：可在生理環(huán)境下快速形成物理交聯凝膠以發(fā)揮其物理阻隔作用，抑制瘢痕粘連的形成。同時，可進一步通過吸收體內的活性氧簇（ROS）完成化學交聯，延長凝膠在體內的滯留時間，持續(xù)發(fā)揮其防粘連的作用。
　　針對上述三個領域的應用，本項目設計合成了三類溫度響應型雙交聯網絡的聚合物水凝膠：
　　1）以N-烯丙基二乙醇

4、胺作為交聯點，通過其與聚乙二醇（PEG）、六亞甲基二異氰酸酯（HDI）的共聚，合成了具有溫敏性且可化學交聯的聚醚氨酯水凝膠。該聚合物水凝膠在溫度轉變時可快速凝膠化（成膠時間不到10秒），之后可通過聚醚氨酯的側鏈N-烯丙基與二硫蘇糖醇的化學交聯反應而固化。
　　這樣形成的凝膠可保持良好的形狀，并具有優(yōu)良的機械強度、熱穩(wěn)定性以及生物相容性，在快速成型領域具有潛在的應用前景。
　　2）通過單保護的季戊四醇（單-對甲氧基苯亞甲基季戊

5、四醇，MAP）與PEG和 HDI共聚，合成聚醚氨酯-MAP共聚物，再進行水解脫保護以及與甲基丙烯酰氯酯化反應，最終合成具有溫度敏感性并且可化學交聯的聚醚氨酯-甲基丙烯酸酯（MA）聚合物水凝膠。研究發(fā)現，聚醚氨酯-甲基丙烯酸水凝膠在接近體溫的溫度下可快速凝膠化，以抵抗來自于體內剪切應力的沖蝕；并且其溶脹度有限，避免其在體內由于持續(xù)溶脹而造成的不良反應。
　　此凝膠具有良好的機械強度、生物相容性和組織粘合力，可應用于組織粘合劑領域。此

6、外，在組織粘合力的測試中發(fā)現其對人工硬腦膜具有較強的粘附力，并且在水中長時間浸泡的情況下能保持良好的粘合力。
　　3）通過對殼聚糖的側鏈羥丁基化，合成具有溫度響應性的羥丁基殼聚糖水凝膠，并進一步在其側鏈接枝衣康酸，合成具有溫度敏感性且化學可交聯的羥丁基殼聚糖衣康酸酯水凝膠。研究發(fā)現，羥丁基殼聚糖衣康酸酯水凝膠的溫敏成膠溫度可達到32℃，高于其原型羥丁基殼聚糖（19℃），可在體內快速形成溫敏凝膠，再吸收體內的ROS而發(fā)生交聯反應。<