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水凝胶具有与生物体相似的大分子结构和高亲水性,因而被广泛地应用于生物医学和组织工程等领域中。作为生物医用材料使用时,需要水凝胶既具有足够的机械强度又能抑制细菌滋生,避免伤口的进一步感染。然而大多数水凝胶具有力学性能较差、抗菌能力弱等缺点,难以满足应用需求。开发出兼具高强度和优异抗菌能力的水凝胶,具有重要的现实指导意义。本文选取带相反电荷的两种天然多糖壳聚糖(CS)和肝素钠(HS),通过溶液自组装方法制备了CS/HS水凝胶。在氢键和离子配位作用的协同作用下,多糖水凝胶具有优异机械性能,拉伸强度和断裂伸长率分别达到8.53 MPa和133.7%。改变离子强度和pH可以调节凝胶网络中非共价相互作用的比例,从而调控水凝胶的力学性能。非共价键的动态可逆特性,使水凝胶具有优异的自我修复性能,自修复效率可达80%以上。通过改变pH可以调整水凝胶的表面电荷性,赋予其对带电荷表面的强粘附能力。采用金属离子配位增强了水凝胶对大肠杆菌的抗菌活性。该水凝胶还具有优异的促进伤口愈合能力和良好的生物相容性(细胞存活率高达91.7%~94.3%)。为了开发具有高效抗菌活性的高强度水凝胶,基于双网络的策略设计了负载抗菌药物的温敏性高强度水凝胶(TDN)。有效的能量耗散机制赋予了TDN水凝胶优异的机械性能,拉伸强度为0.83~1.37 MPa,断裂伸长率为396.5%~673.3%。功能单体N-异丙基丙烯酰胺(NIPAM)的引入显著增强了水凝胶的温度敏感性,NIPAM含量升高至62.5%,水凝胶的低临界溶解温度(LCST)可降低至35.8℃,接近正常人体温度。利用TDN水凝胶在LCST以下吸水溶胀,在LCST附近剧烈收缩的特点,可以实现在20℃时对CV的高效负载(吸附量可达2.19 mg/g)和在体温环境下的快速药物释放(37℃下60 h时释放效率高达70.13%)。TDN水凝胶具有高效的抗菌活性和良好的生物相容性(细胞存活率为89.6%~91.2%),表现出作为生物医用敷料应用的巨大潜力。