壳聚糖纳米纤维基水凝胶的制备及其在生物医用材料中应用研究

来源 :华南理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:wenzheng
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
壳聚糖物理水凝胶因其多孔网状的三维结构、无毒性、可降解性以及优异的生物相容性等优点常被作为一种理想的医用生物材料,用于医用敷料、生物组织工程等生物医用材料领域。但由于纯壳聚糖物理水凝胶机械性能差,细胞黏附性低,这些缺点极大地限制了其在临床和生物材料领域的进一步应用。本论文以造纸打(磨)浆法制备的壳聚糖纳米纤维(CSNFs)为原料提出和构建了一种具有良好力学性能的壳聚糖物理水凝胶,进一步引入透明质酸(HA)后使其获得了良好的pH响应特性,在医用敷料和组织工程领域展现了广泛的应用前景。此外,还利用壳聚糖纳米纤维的特性,与硫酸作用后一步法制备出硫酸根交联的壳聚糖纳米纤维水凝胶。具体如下:以造纸中打(磨)浆技术制备的壳聚糖纳米纤维为原料,采用微溶解的方法成功制备了壳聚糖纳米纤维水凝胶,并考察了壳聚糖纳米纤维浓度对水凝胶性能的影响。该方法可以很大程度地降低交联剂β-甘油磷酸二钠(β-GP)的浓度,从而可以避免由高浓度的β-GP引起的毒性。通过调节壳聚糖纳米纤维的含量,可以控制成凝胶的时间,并制备出不同孔径的纳米壳聚糖纤维水凝胶,随着壳聚糖纳米纤维含量的增加,水凝胶的成胶时间逐渐缩短,内部孔洞孔径变小。所制备的壳聚糖纳米纤维凝胶有较高的弹性模量,最高可达10 KPa。在0.1 HZ~100 HZ频率范围内,壳聚糖纳米纤维水凝胶内部结构稳定,可在正常搬运以及移动过程中保持其物理性质稳定。此外,在25℃~65℃温度范围内,壳聚糖纳米纤维水凝胶具有良好的热稳定性,可在人体内稳定地保持其物理性质。为了进一步扩展采用造纸打(磨)浆法壳聚糖纳米纤维所制备的水凝胶的应用,本论文以该壳聚糖纳米纤维为原料,通过引入透明质酸,制备了具有优异机械性能和pH响应型的智能水凝胶。透明质酸的引入,缩短了凝胶时间,赋予了水凝胶较好pH响应药物释放特性,并进一步提高了壳聚糖物理水凝胶的机械性能。将其包埋药物后,在中性条件下,药物累计释放量不足30%,5h之后不再释放。在酸性条件下,促发药物大量释放,药物释放持续释放可达30h,累计释放量最高接近100%。通过动力学模拟,壳聚糖纳米纤维含量为1.0%与1.5%的水凝胶中的药物在pH=4条件下,更符合一阶模型,主要是由浓度差驱动扩散。其他水凝胶中的药物释放符合Ritger-Peppas模型,菲克扩散占主导地位。此外,采用造纸打(磨)浆法壳聚糖纳米纤维制备的水凝胶,其表面粗糙,相对于壳聚糖粉末制备的水凝胶,对细胞黏附性更好。本研究还结合造纸打(磨)浆法壳聚糖纳米纤维的特性,采用一定浓度的硫酸与其作用,一步法制备了硫酸根交联的壳聚糖物理水凝胶。目前,采用硫酸根交联制备物理水凝胶的方法中,因为采用硫酸根交联时局部交联速度太快,不能形成均匀的凝胶。本论文中,由于采用的壳聚糖纳米纤维比表面积大,在水中具有较好的分散性,滴加硫酸后,壳聚糖上游离的氨基更容易被质子化,硫酸根迅速与其产生静电吸附作用,CSNFs边酸解边交联,加上壳聚糖链之间缠结作用,可快速形成凝胶。该方法简单快速,并且制备的水凝胶具有自愈性,能通过0.45 mm的注射针头。综上所述,本论文基于造纸打(磨)浆法壳聚糖纳米纤维制备的物理水凝胶具有优异的机械性能,较好的生物相容性。初步研究发现,该凝胶对癌细胞具有较好的黏附性能且负载在水凝胶中的抗癌药物释放量可依据在肿瘤生长pH值的变化而变化,这些用途表明该水凝胶可作为手术后(特别是肿瘤切除手术)恢复的功能性伤口敷料,在促进伤口愈合、清除创面残余病变组织等术后管理方面具有潜在的应用价值。
其他文献
新课改背景下,课堂教学模式不断创新,给学生提供了更多的学习方法,创新了课程知识的教学方法。阅读教学是初中英语课程教学中的一个重要组成部分,旨在培养学生良好的阅读能力,形成阅读技巧。初中英语阅读教学课程中,引入项目式学习法采取多种教学引导策略,将项目式学习融合进初中英语阅读教学中,对提高初中英语阅读教学的教学效果具有积极作用。
随着网络信息化的发展,通过网络传输的资源越来越多。传统的时间触发控制在每一离散时刻周期性地传输数据,此过程会传输大量冗余信息。围绕减少冗余信息传输这一问题,事件触发控制被提出。该方法因为采用非周期方式传输必要信号这一特点而广受关注。对于具有非线性,不确定性和强耦合等特点的实际系统,目前的事件触发控制研究主要采用零阶保持器机制使得在事件触发间隔中的传输信号保持不变。在对系统结构有一定了解的前提下,此
同时定位与建图(Simultaneous Localization and Mapping,SLAM)技术是目前无人系统定位与导航领域的研究热点,也是实现无人系统环境感知的重要手段。根据使用的传感器,SLAM技术主要分为视觉SLAM和激光SLAM。不过,随着无人系统作业任务与应用场景的多样化和复杂化,仅依靠单一传感器的SLAM算法往往无法正常工作。例如,视觉SLAM难以应对纹理缺失、光照变化明显和
数字光投影(DLP)3D打印技术依据液态光敏树脂在紫外辐照下快速固化的原理,通过积累二维树脂固化层实现任意成型,凭借精度、效率等多方面优势在诸多3D加工技术中脱颖而出,但受限于成型面积,主要用于精细制造、小尺度成型。本文提出一种基于旋转拼接的转盘式大尺寸3D打印方法,在旋转拼接成型方案设计、极坐标系图形分割以及3D打印控制系统方面进行了深入探索和研究,主要内容如下:(1)针对DLP 3D打印技术加
金属卤化物钙钛矿作为光增益介质,由于具有宽可调谐带隙、高吸收系数、高光致发光量子产率和高载流子迁移率等优势,在光伏领域、光泵浦激光、辐射探测等领域引发广泛关注。然而钙钛矿晶体的器件化应用目前仍受到诸多限制:首先,多晶钙钛矿由于内部存在的晶界、空隙与缺陷会带来离子及载流子迁移率等的下降;其次,目前虽然已成功合成纳米线、纳米片、多面体、空穴立方体等钙钛矿晶体,但长线或者棒状单晶很少报道,一些纳米线长度
Tucker分解是一种被广泛使用的张量分解算法,其中带正交约束的Tucker分解算法能更好地获取原始数据的低秩近似,而非负约束通常能够让模型更具有可解释性。现有的非负Tucker分解算法主要存在以下问题:(1)超参数需要人工调节使得算法缺乏普适性;(2)计算过程中存在大量冗余运算;(3)大规模情况下,这些算法需要将数据整体载入内存,且仍可能存在多维n模积计算、SVD求解、矩阵求逆、QR分解等运算复
移动机器人探索未知区域的能力意义重大,近年来的无人驾驶、导航运输以及国家重点发展的星际探索等领域都离不开移动机器人的三维地图构建。而视觉传感器的图像信息丰富、价格低廉,有利于构建精密地图。本文的研究内容在于,用视觉SLAM(Simultaneous Localization and Mapping)技术构建良好的三维稠密地图,并应用于移动机器人上工作,具体研究内容如下:首先,对移动机器人现状和视觉
非富勒烯材料由于能级可调、合成便利、可设计性等优点,使得有机太阳能电池(OSCs)效率屡创新高,成为研究热点。相比富勒烯材料体系中PCBM能级的固定,非富勒烯材料在能级上的改变,导致器件物理机理大不相同。特别是由于给受、受体材料对光电流贡献的改变,非富勒烯体系有机太阳电池的电荷转移机制产生了新的变化,需要更加深入和系统的研究。对于电荷转移行为的物理机制研究和理解,有助于我们实现更高效的OSCs,对
茶皂苷元具有抗氧化和体外抗菌消炎等良好的生物活性,常用于皮肤接触性抗菌免疫治疗。但其存在难以分离提纯、水溶性差、在传统制剂中负载量低且容易暴释等缺点。因此本文研究茶皂苷元的制备和纯化工艺,合成了环糊精聚合物(β-CDP)包合茶皂苷元以提高药物的水溶性;合成树突状介孔二氧化硅纳米颗粒(DHMONs)作为载体以提高药物的负载量和递送效果;结合静电纺丝技术,制备得到茶皂苷元负载量高、纤维形貌疏松多孔的β
生物矿化过程对生态环境和生物矿化有很多重要的启示。植入骨缺损部位的骨修复材料通过矿化作用在表面沉积类骨羟基磷灰石层来刺激并诱导骨在缺陷部位的再生,实现替代材料的骨整合能力,从而达到修复目的。现有研究多通过材料的体外矿化实验对材料的生物活性进行评价,生物材料的矿化性能及其机理的研究较少被报道。本文通过研究生物活性材料硅酸钙陶瓷以及钙磷基陶瓷(HA和β-TCP陶瓷)、生物惰性材料氧化铝陶瓷以及铝基化合