温敏性PLA基双亲共网络凝胶的物理交联及点击化学交联与性质研究
作者单位：陕西师范大学
学位级别：硕士
导师姓名：刘守信
授予年度：2020年
学科分类：081702[工学-化学工艺] 08[工学] 0817[工学-化学工程与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学]
摘 要：环境刺激响应性水凝胶是指随着pH值、温度、光等外界环境的刺激使得水凝胶的形状、渗透速率、别识性能等也发生相应的变化。水凝胶具有较好的生物相容性,在适用于人体或其他生物组织时不会引起太大程度的炎症反应、凝血作用或者组织损伤。因此水凝胶在生物组织工程和生物医药等领域均得到了广泛的应用,例如活性酶的包埋、人造肌肉、药物缓释、药物载体等。温度是反映人体健康的一个重要的生理参数,并且比较容易控制,因此温度敏感性水凝胶被广泛的研究。聚乳酸（PLA）是一种重要的可降解高分子材料,它的合成原料来源于可再生作物,使用完后可降解成H2O和CO2,.不污染环境,中间产物乳酸是体内正常的糖代谢产物;PLA无毒,无刺激性,具有良好的生物相容性。PLA的立体络合物具有更好的物理性能,如高熔点,高机械强度而且热性能更加稳定,因此PLA被广泛的用于医学领域。聚（乙二醇）（PEG）是一种亲水性较好,无免疫原性和非细胞毒性的聚合物,已发现在缓释治疗和组织再生生物材料设计等方面有广泛的应用。但是PEG水凝胶的应用因为药物快速释放（在亲水性药物的作用下）或低的载药率（在疏水性药物的情况下）受到限制。因此以PEG为基础的药物输送受到限制。近年来,对具有温度敏感性,水溶性和生物相容性的聚（甲基丙烯酸甲酯）寡聚乙二醇甲基醚进行了广泛的研究,并且通过调节甲基丙烯酸2-（2-甲氧基乙氧基）乙酯（MEO2MA）和甲基丙烯酸寡聚乙二醇酯（OEGMA）共聚物的投料比来调节聚合物的低临界溶液温度（LCST）。P（MEO2MA-co-OEGMA）因具有温度响应,优异的亲水性,生物相容性和无毒性从而在药物输送系统中进行了广泛研究。基于上述条件,本文首先合成疏水性大分子单体HEMA-PLLA/PDLA,通过物理交联将其立体络合,加入具有温敏性和亲水性的单体MEO2MA和OEGMA,成功合成具有温敏性的双亲共网络凝胶。此外本文还通过用MEO2MA和OEGMA修饰大分子单体HEMA-PLLA,合成具有温敏性的接枝共聚物P（MEO2MA-co-OEGMA）-g-PLLA,然后将接枝共聚物进行炔基化和叠氮化,最后通过化学点击合成具有温度敏感性的双亲共网络凝胶。具体工作如下:1.在2-羟基乙基甲基丙烯酸酯引发剂的作用下,对L-丙交酯进行开环聚合（ROP）,在室温的条件下,DBU作为催化剂反应生成大分子单体HEMA-PLLA/PDLA。然后将大分子单体以1:1混合通过物理交联进行立体络合,随后加入具有亲水性和温敏性单体MEO2MA和OFGMA,在AIBN的作用下通过自由基聚合形成具有温敏性的双亲共网络凝胶。通过布鲁克核磁共振300 MHz、傅里叶红外光谱仪和粉末X-射线衍射仪来确定大分子单体与凝胶的结构,证明聚合物被成功的合成。此外还研究了凝胶在有机相和水相中均发生溶胀,并且凝胶在水相中的溶胀情况随温度变化而变化,这表明凝胶具有两亲性和温度敏感性。DMA和DSC、热分析系统的测量结果表明,MEO2MA和OEGMA极大地改善了 PLA机械强度与热性能。通过台式扫描电镜的测量判断出凝胶的横截面积为三维网状结构。此外,还研究了凝胶作为药物载体的潜能,疏水性药物阿霉素作为本次研究的药物模型。通过物理包埋的方法将阿霉素包裹在凝胶中,通过改变温度和pH测量凝胶的载药量。实验证明,双亲共网络凝胶具有较高的载药量。且模拟人体温度37℃发现,凝胶能够控制阿霉素在体内缓慢释放。而且载药凝胶可以很快的作用于靶细胞,这样能够达到高效的作用效果,所以凝胶在药物递送的领域有很大的应用价值。2.通过第一部分合成的大分子单体HEMA-PLLA作为引发剂,加入MEO2MA和OEGMA在AIBN的作用下通过自由基聚合合成接枝共聚物P（MEO2MA-co-OEGMA）-g-PLLA,然后将接枝共聚物进行溴化、叠氮化形成P（MEO2MA-co-OEGMA）-g-PLLA-N3,炔基化形成 alkyne-P（MEO2MA-co-OEG--MA）-g-PLLA。最后将末端有叠氮基和炔基的聚合物进行化学点击交联形成内部具有三维网状结构的凝胶。利用FT-IR来确定接枝共聚物、叠氮化聚合物、炔基化聚合物及凝胶被成功合成。通过测量接枝共聚物的低临界温度（LCST）来确定凝胶的LCST。点击形成的凝胶通过流变仪测量其储能模量（G’）和损耗模量（G）从而确定凝胶的机械强度;通过测量热分析系统来确定凝胶的热性能;在不同温度下,根据凝胶在水相或有机相的溶胀情况来确定凝胶的双亲性和温度敏感性。在台式扫描电镜上观察凝胶的三维网状结构,且在不同温度水相中,随着温度的升高凝胶的孔径发生明显的收缩。此外,还研究了凝胶在体外药物释放情况,将疏水性药物阿霉素包裹在凝胶中,将凝胶放置在37℃的水相中,研究凝胶体外药物释放。以上研究表明,物理凝胶与“点击化学凝胶都具有温敏性
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