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可注射温敏型性水凝胶近年来已成为组织工程领域非常重要的一类生物材料。该水凝胶在常温下以流动性较好的液体形式存在,当注射到人体之后,随着外界环境的变化而产生刺激响应性并发生溶胶-凝胶相转变,从而为细胞提供贴合人体缺损组织的支架形态。随着可注射温敏型水凝胶的不断发展,其生物相容性好、缺损组织贴合度高、凝胶相转变过程刺激性小以及操作简便等优点受到了广泛的关注和认可。聚乙二醇/聚丙二醇共聚物类(Pluronic)水凝胶具有温度敏感性,并且具有生物相容性好以及力学性能适宜等优点,因而被广泛用于组织工程领域作为细胞支架材料。然而,Pluronic水凝胶也存在诸多缺陷,如溶胶-凝胶相转变温度相比体温仍有一定距离,通常在室温下流动性即便差,因此,不利于细胞的复合,并且也给注射过程带来了难度,使其应用范围大大受限。
基于以上背景,本文基于PluronicF127,通过引入官能团化己内酯,制备了温敏性的可注射水凝胶。通过调节官能团化己内酯的含量,可控调节温敏性水凝胶的温度响应范围。
主要研究内容如下:
(1)以PluronicF127为大分子引发剂,引发ε-己内酯(CL)及官能团化γ-氨基甲酸酯-ε-己内酯(CABCL)单体进行开环聚合,合成了带有苄氧羰基(Cbz)保护基团的聚乙二醇/聚丙二醇共聚物-嵌段-聚(ε-己内酯-共聚-γ-氨基甲酸苄基酯-ε-己内酯)(Pluronic-b-P(CL-co-CABCL)),并在酸作用下通过水解反应去除保护基团,最终得到了聚乙二醇/聚丙二醇共聚物-嵌段-聚(ε-己内酯-共聚吖-氨基-ε-己内酯)(Pluronic-b-P(CL-co-ACL)),并用红外、核磁、GPC、WAXD、接触角等表征手段确证了聚合物的结构并研究了其性能。
(2)两亲性Pluronic-b-P(CL-co-ACL)共聚物在水中能够自组装形成聚合物胶束。采用动态光散射(DLS),荧光光谱测定、透射电镜(TEM)等不同手段研究了聚合物胶束的形成过程,胶束的形态和大小等性质,并通过MTT法证明了该聚合物胶束溶液在500mg/L浓度范围内不具有细胞毒性。
(3)以聚乙二醇/聚丙二醇共聚物(PluronicF127)为大分子引发剂,引发官能团化γ-氨基甲酸酯-ε-己内酯(CABCL)单体进行开环聚合,合成了带有苄氧羰基(Cbz)保护基团的聚乙二醇/聚丙二醇共聚物-嵌段-聚(γ-氨基甲酸苄基酯-ε-己内酯)(Pluronic-b-PCABCL),并在酸作用下通过水解反应去除保护基团,得到了聚乙二醇/聚丙二醇共聚物-b-聚(γ-氨基-ε-己内酯)(Pluronic-b-PACL)。
(4)将Pluronic-b-PACL共聚物配置成一定浓度的水溶液,通过“小瓶倒置法”,研究了该水凝胶的可注射性能。采用旋转流变测试,差式扫描量热仪(DSC)等方法研究了聚乙二醇/聚丙二醇共聚物-嵌段-聚(γ-氨基-ε-己内酯)(Pluronic-b-PACL)水凝胶的凝胶性质。结果显示与Pluronic相比,Pluronic-b-PACL水凝胶的凝胶温度有明显提高。最后通过SEM表征和CCK8法观察和测试了水凝胶的内部结构和细胞毒性。