黄山石耳多糖水凝胶的构建及特性研究

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石耳(Umbilicaria esculenta(Miyoshi)Minks)是一种由真菌和藻类共生形成的复合体,属地衣门石耳科石耳属,黄山石耳多糖(HSSE)是从黄山石耳中制备的多糖组分。本论文在多糖HSSE/氢氧化钠/尿素体系中,以环氧氯丙烷(ECH)作为交联剂构建多糖基水凝胶,并在多糖基水凝胶基础上制备温度敏感水凝胶,阐明这些水凝胶的理化性质,拓展多糖HSSE在生物材料领域的应用范围。实验结果如下:(1)采用高分子技术的方法,研究氢氧化钠与尿素配比及温度对多糖HSSE溶液稳定性的影响。结果表明,低温(10°C)下,多糖HSSE在6 wt%氢氧化钠/4wt%尿素溶液中单分散体与聚集体比最高为1.18,粘度为107.6 cm3·g-1,体系主要以单分散体包合物构成,溶液最稳定,为后期水凝胶的构建提供稳定的多糖溶剂。(2)在氢氧化钠/尿素体系中,通过引入环氧氯丙烷作交联剂,制备多糖HSSE水凝胶。流变结果表明:多糖HSSE/环氧氯丙烷体系的溶液-凝胶转变是多糖HSSE浓度、环氧氯丙烷含量、温度与时间的函数关系。体系中多糖HSSE浓度从8 wt%升高到12 wt%,凝胶点从28 min缩短到22 min。环氧氯丙烷含量从10%升高到14%,凝胶点从36 min缩短到22 min。温度升高使体系的凝胶化时间缩短。FT-IR结果显示,多糖HSSE水凝胶中多糖特征吸收峰在3400 cm-1和2900 cm-1处;环氧氯丙烷特征吸收峰在1460 cm-1和856 cm-1处,这些特征峰出现证明了多糖HSSE与环氧氯丙烷存在于凝胶体系中,整个网络结构已成功构建。SEM结果显示,水凝胶内部为多孔结构,孔径范围在6-50μm之间,且孔洞大小与多糖HSSE和交联剂浓度密切相关。溶胀结果显示,多糖浓度从8 wt%升高到14 wt%,水凝胶的溶胀率从17.7 g/g下降到9.7 g/g;交联剂含量从10 v/v%升高到14 v/v%,水凝胶溶胀率从15.3 g/g下降到10.3 g/g。多糖HSSE水凝胶的保水能力随着多糖和环氧氯丙烷含量的增加而升高。胞外毒性实验证明多糖HSSE水凝胶没有细胞毒性作用。(3)在纯多糖HSSE水凝胶基础上,通过引入聚(N-异丙基丙烯酞胺)(PNIPAAm)制备温度敏感型水凝胶(IPN)。在IPN水凝胶中第一层网络(多糖HSSE)主要起结构支撑作用,第二层网络(PNIPAAm)主要贡献于温度敏感性。SEM结果表明,IPN水凝胶具备更加紧密的三维网络和均匀的多孔结构。FT-IR和TGA结果表明,第一层网络和第二层网络是相互独立存在的,二者之间存在很强的氢键作用但没有新的化学键的形成。DSC和溶胀结果表明,IPN水凝胶最低临界温度(LCST)出现在32°C附近,当温度高于LCST,IPN水凝胶迅速收缩,溶胀率显著下降,表现出典型的温度敏感曲线。以牛血清蛋白作为模型药物的体外释放行为结果显示,药物释放速率与释放量随IPN水凝胶中PNIPAAm含量升高而增加,最大释放量为91.5%。当温度在37°C时(高于LCST),IPN水凝胶的药物释放速率恒定,温度在25°C时(低于LCST),IPN水凝胶出现爆释现象。胞外毒性实验证明了IPN水凝胶无细胞毒性,体现良好的生物相容性。
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