聚天冬氨酸交聯(lián)溫敏性水凝膠的制備與性能研究.pdf

1、水凝膠具有高溶脹性、滲透性及其與人體組織的相似性，在生物、醫(yī)藥及組織工程等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，尤其是環(huán)境敏感性水凝膠日益引起人們的研究興趣，其中聚N-異丙基丙烯酰胺(PNIPAAm)類(lèi)溫敏性水凝膠是中外學(xué)者研究的熱點(diǎn)。本文選擇具有可降解性肽鍵的聚天冬氨酸衍生物作為交聯(lián)劑，以N-異丙基丙烯酰胺(NIPAAm)和丙烯酸(AAc)為單體原料，合成了系列聚N-異丙基丙烯酰胺/丙烯酸(P(NIPAAm/AAc))水凝膠。研究了水凝膠的溫敏性、

2、溶脹性、熱力學(xué)性質(zhì)、結(jié)構(gòu)形態(tài)和生物降解性，并初步探討了水凝膠對(duì)藥物的包埋與緩釋作用。
　　 1、以馬來(lái)酸酐(MA)和氨水(AN)為原料，采用微波輻射法合成了聚天冬酰亞胺(PAI)。其較佳合成工藝路線如下：將摩爾配比MA：AN=1.0:1.2的馬來(lái)酸酐與氨水溶液混合均勻，先在3300 W/m3微波照射強(qiáng)度下加熱制備白色固體馬來(lái)酸銨鹽。然后將馬來(lái)酸銨鹽固體在氮?dú)獗Ｗo(hù)下33700 W/m3微波照射聚合反應(yīng)20 min，得到聚天冬酰亞胺

3、粗品，進(jìn)一步純化即得純品。
　　 2、聚天冬酰亞胺與乙醇胺反應(yīng)，合成了聚天冬氨酸衍生物-N-羥乙基聚天冬酰亞胺，并進(jìn)一步與丙烯酰氯反應(yīng)制備了N-丙烯酰氧乙基聚天冬酰亞胺(NAE-PAI)。1H和13C核磁共振譜表征結(jié)果表明，聚天冬酰亞胺分子中只有部分天冬酰亞胺重復(fù)單元發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，引入了部分丙烯酰氧乙基側(cè)鏈，獲得了部分取代的NAE-PAI產(chǎn)品。
　　 3、以NAE-PAI為交聯(lián)劑，以NIPAAm為主要單體原料，加入少量A

4、Ac單體調(diào)節(jié)聚合物的親水性，通過(guò)自由基聚合反應(yīng)合成了系列溫敏性P(NIPAAm/AAc)水凝膠。
　　 4、NAE-PAI交聯(lián)P(NIPAAm/AAc)水凝膠的溫敏性變化規(guī)律與亞甲基雙丙烯酰胺(BIS)交聯(lián)水凝膠類(lèi)似，其低臨界溶解溫度(lower critical solution temperature，LCST)可在30℃～39℃之間調(diào)節(jié)。NAE-PAI交聯(lián)水凝膠的LCST值與AAc用量基本呈線性關(guān)系，隨著AAc用量的增加，

5、水凝膠的LCST值逐漸增大?？梢酝ㄟ^(guò)改變AAc用量，調(diào)節(jié)P(NIPAAm/AAc)水凝膠的相轉(zhuǎn)變溫度LCST。交聯(lián)劑NAE-PAI的用量對(duì)水凝膠的相變溫度LCST值無(wú)顯著影響。
　　 5、分別研究了NAE-PAI交聯(lián)P(NIPAAm/AAc)水凝膠在PBS(pH=7.4)溶液、蒸餾水和pH=1.2的酸性溶液中的溶脹性能。在上述三種介質(zhì)中水凝膠均具有較高的溶脹性能(飽和溶脹度基本上均大于20 g/g)；隨著丙烯酸用量的增加，水凝膠

6、在PBS(pH=7.4)溶液和蒸餾水中的溶脹度逐漸增大；而在pH=1.2的酸性溶液條件下，隨著丙烯酸用量的增加，水凝膠的溶脹度逐漸減小。在37℃下，水凝膠在上述三種介質(zhì)中的溶脹度均比25℃下低；水凝膠在PBS(pH=7.4)溶液中的溶脹度均大于在pH=1.2的酸性溶液條件下的溶脹度，且隨著丙烯酸用量的增加，在兩種溶液中的溶脹度差別越大，說(shuō)明這種水凝膠不僅具有溫敏特性，而且具有pH值敏感性。
　　 6、水凝膠的溶脹動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表

7、明，水凝膠在蒸餾水中的溶脹速率和溶脹度均比PBS溶液中高；交聯(lián)劑用量越大，水凝膠的溶脹速率越低。
　　 7、水凝膠的退溶脹動(dòng)力學(xué)研究結(jié)果表明，水凝膠在45℃ PBS(pH=7.4)溶液中可快速收縮失水而發(fā)生退溶脹現(xiàn)象。交聯(lián)劑用量和丙烯酸用量對(duì)水凝膠的退溶脹速率無(wú)顯著影響。
　　 8、熱力學(xué)研究結(jié)果表明，NAE-PAI交聯(lián)P(NIPAAm/AAc)水凝膠的熱解穩(wěn)定性比BIS交聯(lián)P(NIPAAm/AAc)水凝膠差。NAE-P

8、AI交聯(lián)水凝膠的結(jié)構(gòu)形態(tài)研究(SEM)表明，該類(lèi)水凝膠是具有規(guī)則孔狀結(jié)構(gòu)的聚合物網(wǎng)絡(luò)。水凝膠在蒸餾水中溶脹時(shí)間越長(zhǎng)，孔洞結(jié)構(gòu)越大；水凝膠在PBS緩沖溶液中有一定的溶蝕作用；水凝膠中交聯(lián)劑用量越大，孔洞結(jié)構(gòu)越小，網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)越緊密。總之該類(lèi)水凝膠具有規(guī)則的孔狀結(jié)構(gòu)，可以負(fù)載藥物分子或組織細(xì)胞，在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有潛在的使用價(jià)值。
　　 9、在蛋白酶的催化作用下NAE-PAI交聯(lián)P(NIPAAm/AAc)水凝膠可發(fā)生降解作用。在NAE-PAI

9、交聯(lián)水凝膠中，交聯(lián)劑用量越大，水凝膠的降解速率越低；丙烯酸用量越大，水凝膠的降解速度越低；介質(zhì)中蛋白酶濃度越高，水凝膠的降解速率越高。
　　 10、分別以牛血清蛋白(BSA)和5-氟尿嘧啶(5-FU)為模型藥物，研究了水凝膠對(duì)藥物的包埋與釋放性能。發(fā)現(xiàn)水凝膠對(duì)BSA和5-FU具有較高的包埋率，包埋率均大于98％，具備作為藥物載體的可能性。
　　 11、水凝膠對(duì)BSA的體外釋放研究結(jié)果表明，在37℃的PBS溶液中，開(kāi)始階段