基于还原/温度响应性PLA络合作用的物理交联和化学交联水凝胶的制备与性质

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聚乳酸之间的络合作用自1987年被发现后在生物医学领域出现了许多有关络合作用合成水凝胶的研究,聚乳酸络合结晶具有更致密的堆积和更强的分子间相互作用,已被证明在增强聚合物材料方面更有效,作为物理交联方法之一,聚乳酸基络合水凝胶由于含水量高,生物相容性好的优点被用于诸多领域如生物工程、创伤敷料等与人体直接接触吸收的应用。一般来说,能够响应于外界环境的刺激而使得自身的一些性质如溶胀性能,力学强度等发生相应变化的水凝胶称之为刺激响应性水凝胶。人体中一些组织病变部位的环境与正常组织环境之间存在较大的差异使得刺激响应性水凝胶在用于治疗疾病的药物载体方面受到了很大需求,但同时需要进一步的研究与完善。作为一种可降解的基团,双硫键在肿瘤细胞内高还原性环境下会迅速断裂实现降解。近来温敏性单体甲基丙烯酸2-(2-甲氧基乙氧基)乙酯(MEO2MA)和低聚(乙二醇)甲基丙烯酸酯(OEGMA)的无规共聚物P(MEO2MA-co-OEGMA)在水中的体积相转变温度(VPTT)可以通过调节两种单体的含量来实现从28℃(100%MEO2MA)到90℃(100%OEGMA)之间的精确调节引起了人们的广泛关注,使得合成的温敏性水凝胶在具备可调节的LCST同时更加安全。基于以上背景,本文首先通过引入具有氧化还原响应性的官能团双硫键与温敏性单体MEO2MA,OEGMA合成了具有温度和还原双重响应性物理交联水凝胶,接着第二部分以第一部分中的大分子单体为基础,通过引入化学交联剂N,N-双(丙烯酰基胱胺)(BAC)与大分子单体、温敏性聚合物进行自由基聚合合成了物理化学双重交联的氧化还原/温度双重响应性水凝胶,双重交联使得水凝胶的力学性质有了较大提升,具体工作如下:1.通过甲基丙烯酰氯与2,2’-二硫代二乙醇发生单酯化反应合成了引发剂甲基丙烯酸2-((2-羟乙基)二硫基)乙酯(HSEMA),然后将引发剂与丙交酯用于开环聚合反应合成大分子单体HSEMA-PLLA/PDLA;接着以AIBN做引发剂,将大分子单体与温敏性单体MEO2MA和OEGMA进行自由基聚合反应合成了接枝共聚物,最后将合成的手性接枝共聚物溶液等量混合即可原位得到立体络合的还原温度响应性纳米水凝胶。使用核磁共振氢谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、显微激光共聚拉曼光谱仪和粉末X射线衍射仪进行了结构表征证明了合成物质的结构与立体络合作用共晶;使用紫外可见分光光度计对其透光率、低临界溶解温度、还原性进行表征,荧光探针法证实了纳米水凝胶相较于单对映体接枝共聚物胶束具有较好的稳定性;动态光散射结合透射电镜对不同状态下纳米水凝胶胶束状态下的微观形貌以及粒径变化进行分析;热稳定性分析和流变分析证实了水凝胶具有较好的热稳定性和力学性能;最后以阿霉素作为疏水模型进行了药物模拟释放。2.引入了化学交联剂N,N-双(丙烯酰基胱胺)(BAC),使用“一锅法”通过自由基聚合的方法合成了物理化学双交联水凝胶。将第一部分工作中合成的大分子单体HSEMA-PLLA与HSEMA-PDLA的络合作用作为物理交联作用,化学交联剂BAC作为化学交联作用,AIBN作为引发剂通过自由基聚合合成了物理化学双交联的温度氧化还原双重刺激响应性水凝胶。控制化学交联剂的用量来对水凝胶的一系列性质进行对比。使用粉末X射线衍射仪对物理交联络合作用结晶进行了证实,通过在不同温度以及氧化还原环境下的溶胀实验研究了水凝胶的温度响应与氧化还原响应性;使用台式扫描电子显微镜可以清楚地观察到溶胀后的水凝胶的三维网络结构,通过紫外光谱以及动态黏弹谱仪对水凝胶的氧化还原性与力学性能进行了对比分析,最后使用阿霉素作为疏水药物模型对载药水凝胶进行了体外环境模拟释放。
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