可注射聚膦腈/明胶水凝胶的制备与表征

论文摘要

可注射水凝胶支架由于其良好的生物相容性、生物可降解性和良好的组织亲和性而被广泛应用于组织工程和生物制药中。通过两条路径,本论文研究了一类可注射聚膦腈/明胶复合水凝胶支架,拟通过侧基功能化的聚膦腈代替小分子交联剂如戊二醛等,来化学交联明胶,获得生物相容性更好、在生理环境中更稳定的合成/天然高分子复合水凝胶材料。路径一是将对羟基苯甲醛（PHBA）接枝到聚二氯磷腈的主链上取代部分磷氯键,然后采用甲氧基乙醇取代剩余的磷氯键,调节两种取代基的比例,使聚膦腈具有水溶性和可控制的醛基比例,然后利用醛基与明胶的氨基侧基直接反应获得可注射水凝胶。路径二是合成酪胺和甲氧基乙氧基共取代聚膦腈,同时采用酪胺或对羟基苯丙酸,通过与明胶中羧基或氨基反应使酚羟基接枝在明胶分子链上,上述聚膦腈和改性明胶在辣根过氧化物酶（HRP）/H2O2作用下可进行酶催化交联反应获得可注射复合水凝胶支架。本论文成功合成了对醛基苯氧基-甲氧基乙氧基共取代聚膦腈和酪胺基-甲氧基乙氧基共取代聚膦腈,并采用FT-IR、1HNMR和特性粘数测试进行了化学结构和分子量的表征。将对醛基苯氧基-甲氧基乙氧基共取代聚膦腈和明胶分别溶于磷酸盐缓冲溶液（PBS）中进行凝胶实验,改变聚膦腈中醛基取代基的比例、两种聚合物溶液的浓度和混合比例,可调控水凝胶的凝胶时间、吸水率等。通过路径二拟获得的可注射聚膦腈／明胶复合水凝胶,通过调控辣根过氧化物酶和H202的用量和比例,理论上对凝胶时间、凝胶强度和等性能的调控性更强,这一部分实验仍在进行中。本论文还采用模拟体液（SBF）对氨基酸酯取代聚膦腈的成骨生物活性进行了评价。主要是利用静电纺丝过程中,聚膦腈分子中的磷、氮等原子能随着极性溶剂挥发而向纤维表面迁移的特性,分别采用三氟乙醇、四氢呋喃和氯仿,静电纺丝制备了丙氨酸乙酯-甘氨酸乙酯共取代聚膦腈的纳米纤维,应用接触角测试、光电子能谱（XPS）、X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量弥散X射线光谱（EDX）、傅里叶转换红外光谱（FT-IR）进行表征后,研究了纤维表面元素组成差异对矿化性能的影响,并与聚乳酸纤维的矿化结果进行了比较。发现：聚膦腈材料具有良好的矿化性能,纤维表面磷/氮元素的富集可影响矿化的发生。在过饱和的SBF中,诱导期过后会先生成二水合磷酸一氢钙（DCPD）,然后逐渐转化为羟基磷灰石。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 骨/软骨组织工程概论
• 1.2 用于骨/软骨组织工程的生物材料
• 1.2.1 天然骨/软骨组织工程生物材料
• 1.2.2 合成骨/软骨组织工程生物材料
• 1.2.3 骨/软骨组织工程复合生物材料
• 1.3 骨/软骨组织工程支架的制备技术
• 1.3.1 可注射性水凝胶支架
• 1.3.2 多孔型支架
• 1.4 生物矿化
• 1.5 本课题的目的及意义
• 第二章 可注射性对醛基苯氧基-甲氧乙氧基共取代聚膦腈/明胶复合水凝胶的制备与表征
• 2.1 前言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 实验方法
• 2.2.4 材料表征
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 聚合物化学结构的分析
• 2.3.2 材料的特性粘度
• 2.3.3 凝胶时间及保水率
• 2.3.4 水凝胶的光学照片
• 2.3.5 水凝胶的SEM表征
• 2.4 小结
• 第三章 可注射酪胺基-甲氧基乙氧基共取代聚膦腈/明胶衍生物复合水凝胶的制备与表征
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 实验方法
• 3.2.4 材料表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 PTMEP的化学结构分析
• 3.3.2 酪胺改性明胶的表征
• 3.3.3 HPA改性明胶的表征
• 3.4 小结
• 第四章 溶剂对静电纺丝聚膦腈纤维表面组成及生物矿化行为的影响
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 实验方法
• 4.2.4 材料的表征
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 聚合物PAGP化学结构的表征
• 4.3.2 聚合物特性粘度的测定
• 4.3.3 静电纺纳米纤维膜的亲水性分析
• 4.3.4 SEM表征
• 4.3.5 XRD表征
• 4.3.6 EDX表征
• 4.3.7 FT-IR表征
• 4.3.8 矿化机理的分析
• 4.4 小结
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的学术论文
• 作者简介
• 导师简介
• 硕士研究生学位论文答辩委员会决议书