水凝胶(hydrogels)是一种经适度交联并具有三维网络结构的聚合物。它们在水中可迅速溶胀至平衡体积,并在一定的条件下脱水退溶胀。因其独特的吸水、保水及仿生特性,在组织工程领域和药物释放中得到了广泛应用。天然聚合物水凝胶是生物医用水凝胶材料中的一类,其中的阳离子聚合物壳聚糖,因其毒性低,具有良好的生物相容性和生物可降解性,是一种理想的生物医用材料。 目前,在制备的壳聚糖水凝胶时,常使用甲醛、戊二醛、亚甲基双丙烯酰胺、马来酸酐等交联剂,但制备的凝胶中常有残留单体、其它副产物存在,这无疑增加凝胶作为药物释放载体、组织工程材料使用时的危险性；光照或辐射交联制备水凝胶虽不需要用引发剂或其它有潜在危害的化学试剂,但光照辐射所用的射线会对细胞和组织造成损伤,所以一般不用于体内组织工程；而通过物理交联形成的凝胶在力学性质上又稍显不足。 针对上述壳聚糖水凝胶的不足,本研究采用了一种全新的方法来制备壳聚糖水凝胶。使用N-乙酰-L-半胱氨酸对壳聚糖进行改性,利用N-乙酰-L-半胱氨酸所含巯基的活性,进行凝胶的制备。 一、二硫键交联的壳聚糖水凝胶在中性或碱性条件下,空气氧化生成二硫键制备二硫键交联的CSS-S水凝胶。CSS-S水凝胶形成与CS分子量和共聚物中巯基含量有关,当CS分子量为30 kDa时,且共聚物中巯基含量达260.6±29.6 μmol/g才能形成水凝胶；用此方法制备的水凝胶具有快速的溶胀性；细胞毒性试验证明,CSS-S对细胞并无明显的毒性作用；以大分子药物胰岛素和BSA为模型,体外释放研究表明,药物可持续释放三天以上。SDS-PAGE实验显示,释放上清液中胰岛素和BSA的结构完整,说明在凝胶形成的过程中,并没有破坏胰岛素和BSA的二硫键的结构,即没有与蛋白中二硫键发生硫交换反应。 二、原位生成CSS/PEG可注射水凝胶利用巯基与含有丙烯酰基的PEG在人体生理条件下发生迈克尔加成反应,原位生成了CSS/PEG可注射水凝胶。使用该方法制备的水凝胶不仅具有快速的溶胀性,细胞毒性试验也表明,当CS:PEG=1:5时,CS/PEG凝胶对细胞并无明的毒性作用；体外释放研究表明,凝胶对大分子药物具有缓释的效果,可持续释放3天以上。本研究制备的两种壳聚糖水凝胶材料由于具有良好的生物相容性,不仅对大分子药物的缓释具有重要意义,而且有望成为一类安全的组织工程用支架材料。