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组织工程学科的进展加速了对具有生物相容性、生物降解性和一定力学性能且可与目标组织整合的新型生物材料的需求。从仿生学角度考虑,可注射水凝胶是研究开发新型组织工程材料的一种有效策略。
本论文研究了富马酸聚乙二醇酯预聚物(OPF)的合成方法,讨论了聚乙二醇(PEG)相对分子质量对预聚物结构与性能的影响。采用傅立叶变换红外光谱(FT-IR)、核磁共振波谱(NMR)、差示扫描量热分析(DSC)、凝胶渗透色谱(GPC)等测试手段对其结构进行了表征。随后,以水溶性引发剂(过硫酸铵-抗坏血酸)引发共聚OPF和二甲基丙烯酸聚乙二醇酯(PEG-DMA)或二丙烯酸聚乙二醇酯(PEG-DA),制备出可在生理条件下凝固的原位交联水凝胶,并探讨了PEG分子量、原料组成和反应条件对水凝胶理化性能和溶胀特性的影响。FT-IR分析结果表明,OPF与PEG-DMA或PEG-DA经共交联形成的水凝胶是以PEG为主体结构的聚酯化合物。随着PEG-DMA/PEG-DA加入量的增多,水凝胶的压缩强度逐步提高,但凝胶时间逐渐缩短。随着引发剂加入量的增多,水凝胶的凝胶时间缩短,同时由于交联程度提高,水凝胶的抗压缩性能加强。当选择适宜的物料配比时,水凝胶在凝胶过程中始终保持37~39.5℃范围的温度,与人体的生理体温非常接近。流变性能测试结果显示四种不同相对分子质量的PEG制备的水凝胶的凝胶起始点一致,但PEG相对分子质量较高的水凝胶完全交联所需的时间较短。
以巯基乙酸(TGA)和4-丁巯内酯(BTL)对壳聚糖(CS)和明胶(Gel)进行了巯基化改性。结果表明,在水溶性碳二亚胺(EDAC)或咪唑的促进作用下,巯基被共价键合到CS或Gel上。XPS分析证实CS上的氨基与TGA上的羰基反应形成了酰胺键,从而将巯基引入到CS中,但巯基大部分被氧化而失去活性。随着贮存时间的延长,各改性物中的巯基含量逐步降低。向CS-TGA加入PEG-DA后其自由巯基大部分消失,预测巯基与双键发生了Michael加成反应。