丝胶蛋白基环境敏感性互穿网络水凝胶及其在药物控释中的应用

论文摘要

天然蚕丝蛋白质主要包含丝胶蛋白和丝素蛋白两种组成,丝胶蛋白在蚕丝加工过程中大量废弃,是十分宝贵的天然蛋白质资源。研究表明丝胶蛋白具有生物相容性和生物活性等特性,可形成凝胶、膜、泡沫、纤维等应用性材料。为了充分利用丝胶蛋白的功能特性,本文主要以丝胶蛋白为原料,通过互穿网络的方法制备环境敏感性-智能型水凝胶。并对这种环境敏感性水凝胶作为蛋白药物载体,在药物控制释放体系中的应用作了一些有意义的工作。 首先通过同步互穿网络方法制备丝胶蛋白（SS）/聚（N-异丙基丙烯酰胺）（PNIPAAm）为组分的温度敏感性互穿网络（IPN）水凝胶。利用示差量热扫描（DSC）和傅立叶红外光谱（FTIR）分析IPN的相容性,水凝胶均表现为一个玻璃化转变温度（Tg）,表明SS与PNIPAAm具有一定的混容性,两者分子间氢键可能促进其混容性。 水凝胶的微观形态对其性能有很大的影响,因此利用透射电镜（TEM）和扫描电镜（SEM）对IPN的微观形态进行研究。TEM照片显示两组分之间存在微相分离,当SS含量为50wt%时,相界模糊,相畴尺寸较小,互穿效果较好。溶胀状态水凝胶的SEM图片显示,水凝胶具有清晰的网络结构,孔壁厚度相差甚微,网孔尺寸随IPN水凝胶中SS含量增加而减小。DSC和热重分析（TGA）研究IPN的最低临界溶解温度（LCST）和热稳定性,LCST随SS含量的增加略有上升,同时SS的热稳定性随着PNIPAAm的加入而增加。 详细研究了SS/PNIPAAm水凝胶的动态溶胀行为,动态退溶胀行为和动态溶胀-退溶胀可逆行为,以及环境温度和溶胀介质pH值对于平衡溶胀度的影响。结果表明低于LCST,溶胀速率受到高分子链的松弛和水分子扩散的共同影响;温度高于LCST,溶胀速率则主要取决于高分子链的松弛。IPN水凝胶表现出良好的温度刺激响应性,在接近LCST附近,平衡溶胀度迅速降低,且PNIPAAm含量越高,其降低程度越明显。同时IPN水凝胶还具有pH值刺激响应性,平衡溶胀度在pH4.4（接近SS的等电点）的介质中出现极小值,在pH7.5的介质中平衡溶胀度相对也较小,是由于盐析效应造成的。平衡溶胀度随组分的不同而不同,因此可以通过改变IPN的组分来调控其溶胀度,以满足药物载体的要求。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 丝胶蛋白质的结构、性质和应用
• 1.1.1 丝胶蛋白质的结构和组成
• 1.1.2 丝胶蛋白质的性质
• 1.1.3 丝胶蛋白质的应用
• 1.2 环境敏感性水凝胶药物载体的研究概况
• 1.2.1 高分子水凝胶的性质
• 1.2.2 环境敏感性水凝胶的种类及其在药物控释中的应用
• 1.2.2.1 温度敏感性水凝胶（热敏水凝胶）
• 1.2.2.2 pH敏感性水凝胶
• 1.2.2.3 葡萄糖敏感性水凝胶
• 1.2.2.4 其它
• 1.2.3 水凝胶的结构与性能表征方法
• 1.3 本课题的提出及其意义
• 第二章 实验部分
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要原料
• 2.2.2 实验方法的确定
• 2.2.3 SS／PNIPAAm（PMAA）IPN水凝胶的制备步骤
• 2.2.4 缓冲溶液的配制
• 2.2.5 测试方法
• 2.2.5.1 水凝胶的相转变温度（LCST）的测定
• 2.2.5.2 水凝胶热稳定性能的测定
• 2.2.5.3 水凝胶的红外光谱
• g）的测定'>2.2.5.4 水凝胶玻璃化转变温度（T_g）的测定
• 2.2.5.5 水凝胶表面形态及内部形态的测定
• 2.2.5.6 溶胀度的测定
• 2.2.5.7 退溶胀的测定
• 2.2.5.8 溶胀可逆性的测定
• 2.2.5.9 温度敏感性的测定
• 2.2.5.10 pH敏感性的测定
• 2.2.5.11 牛血清蛋白（BSA）的标准工作曲线
• 2.2.5.12 BSA模型药物包载实验
• 2.2.5.13 BSA的释放实验
• 2.2.5.14 BSA扩散系数的测定
• 2.3 本章小结
• 第三章 温度敏感性SS／PNIPAAm IPN水凝胶的结构与性能
• 3.1 引言
• 3.2 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的制备
• 3.3 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的结构与性能
• 3.3.1 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的相容性研究
• 3.3.2 SS／PNIPAAm IPN的微观形态
• 3.3.3 SS／PNIPAAm IPN性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 温度敏感性SS／PNIPAAm IPN水凝胶溶胀行为研究
• 4.1 引言
• 4.2 SS／PNIPAAm IPN水凝胶溶胀行为研究
• 4.2.1 SS／PNIPAAm IPN水凝胶溶胀态形貌
• 4.2.2 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的溶胀动力学研究
• 4.2.3 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的退溶胀动力学研究
• 4.2.4 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的动态溶胀／退溶胀行为
• 4.2.5 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的温度刺激响应性
• 4.2.6 SS／PNIPAAm IPN水凝胶的pH刺激响应性
• 4.3 本章小结
• 第五章 温度敏感性SS／PNIPAAm IPN水凝胶释药行为研究
• 5.1 引言
• 5.2 牛血清蛋白（BSA）的标准工作曲线
• 5.3 BSA的包载
• 5.4 BSA的释放行为
• 5.4.1 BSA在17℃下的释放
• 5.4.2 BSA在37℃下的释放
• 5.4.3 BSA脉冲式释放
• 5.5 本章小结
• 第六章 pH敏感性SS／PMAA IPN水凝胶作为蛋白控释载体的初步研究
• 6.1 引言
• 6.2 SS／PMAA IPN水凝胶的制备
• 6.3 SS／PMAA IPN水凝胶的结构
• 6.4 SS／PMAA IPN水凝胶的形态
• 6.5 SS／PMAA IPN水凝胶的溶胀性
• 6.5.1 SS／PMAA IPN水凝胶的动态溶胀性
• 6.5.2 SS／PMAA IPN水凝胶的pH刺激响应性
• 6.5.3 SS／PMAAIPN水凝胶的退溶胀动力学研究
• 6.5.4 SS／PMAA IPN水凝胶的动态溶胀／退溶胀行为
• 6.6 BSA在SS／PMAA IPN水凝胶中的控制释放
• 6.6.1 BSA的标准工作曲线
• 6.6.2 BSA的包载
• 6.6.3 BSA在pH2.6的释放
• 6.6.4 BSA在pH7.4的释放
• 6.6.5 BSA脉冲式释放
• 6.6.6 BSA的扩散
• 6.7 本章小结
• 第七章 总结
• 参考文献
• 致谢
• 论文发表情况