基于壳聚糖的新型复合水凝胶的制备和性能研究

来源 :湖南工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:yinzheng1974
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壳聚糖是由甲壳素部分脱乙酰制得的一种天然阳离子聚合物材料,其具有优良的生物性能,如细胞相容性、生物降解性、抗炎活性、抗氧化作用等,在诸多领域具有广泛的应用。基于上述特性制备的壳聚糖基水凝胶被广泛应用于组织工程、药物输送和电子皮肤等领域。针对传统水凝胶机械性能差、附着能力差,抗疲劳性能差等问题,开发具有高强度力学性能、自修复、导电敏感性和生物相容性的多功能水凝胶,成为当前的主要研究热点和重点。本文致力于基于壳聚糖的新型复合水凝胶的制备及性能研究,探索壳聚糖基复合水凝胶在伤口敷料和柔性传感器相关领域的应用。论文的研究工作主要包括以下两个部分:1.壳聚糖/多巴胺/聚丙烯酰胺(CS/PDA/PAM)水凝胶的制备及其在伤口敷料领域的应用:通过研究不同组分含量对壳聚糖基复合水凝胶力学性能的影响,得到力学性能最优的水凝胶组分配比,力学性能最优的水凝胶的最大拉伸强度可以达到114KPa,断裂伸长率高达1152%。凝胶中多巴胺的引入使得复合水凝胶具有良好的自愈性和组织粘附性。壳聚糖的引入,不仅增强了水凝胶的力学性能,还赋予水凝胶优异的抗菌性能。体外抗菌试验表明,CS/PDA/PAM水凝胶具有良好的抗菌性能,对金黄色葡萄球菌和大肠杆菌抑菌率可以达到98%以上。皮肤全损伤模型实验表明,CS/PDA/PAM水凝胶能够有效促进伤口愈合。所制备的复合水凝胶具有高拉伸性、高韧性、自愈合、组织粘附性和细胞相容性,可以促进皮肤组织再生和伤口愈合,能够作为良好的伤口敷料。2.羧甲基壳聚糖/结冷胶/聚丙烯酰胺(CMCS/GG/PAM)导电双网络水凝胶的制备及其在柔性传感领域的应用:基于双网络能量耗散机制制备得到的CMCS/GG/PAM双网络水凝胶不仅具有良好的抗菌性能,并且还具有优异的机械性能、透光性、导电性和粘附性。CMCS基体不仅赋予了水凝胶良好的抗菌性能,还增强了 GG与PAM网络之间的相互作用。物理交联的GG网络与化学交联的PAM网络协同增强了水凝胶的机械性能,其断裂应力可以达到188.22KPa,断裂应变可以达到850.71%。通过调节结冷胶和丙烯酰胺的组分比例,可以实现水凝胶机械性能的可控可调。CMCS/GG/PAM DN水凝胶具有良好的粘附性能,能够牢固附着在铝、钛、猪皮、不锈钢等固体表面,水凝胶与基体间的氢键作用使其界面韧性达到71.09-176.81 J/m2。CMCS/GG/PAM双网络复合水凝胶具有优异的生物相容性和导电应变敏感性,能够实时监测人体运动状态和面部微表情,从而可以作为人体健康监测的安全抗菌柔性传感器。
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