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水凝胶(hydrogel)是由亲水的聚合物分子链通过物理或者化学相互作用形成的一种介于固体和流体之间的具有三维网络结构的聚合物。由于其兼具有柔性和刚性、高吸水性、刺激响应性等一系列特点,在工业、医学、卫生、农业等方面受到了广泛的应用。比如其兼具柔性和刚性的特点和生物体组织非常相似,这些特点可以将水凝胶做为组织移植材料、填充材料、小分子药物载体材料等应用于生物医学领域。高吸水性的特点可以将水凝胶做为尿不湿材料、重金属离子吸附材料、染料吸附材料应用于卫生、工业领域。 凝胶的材料一般来源于合成高分子材料和天然高分子材料。在生物医学领域,合成高分子材料由于自身的生物相容性差、具有一定的毒性、对生物体的刺激性等特点限制了其在生物医用水凝胶领域的应用。而具有生物相容性的天然高分子材料由于对生物体无毒性、无刺激性等特点使其在生物医用水凝胶材料领域具有极好的发展前景。 本文采用天然高分子材料—淀粉作为基质材料,通过一系列的改性,制备了几种淀粉基水凝胶,并考察了凝胶的溶胀行为、力学性质、生物可降解性、控释行为、刺激响应性以及细胞相容性。论文具体内容如下; 1.在淀粉骨架上修饰上疏水的胆固醇分子,对胆固醇基淀粉进行氧化处理制备了一种两亲性的具有核壳结构的淀粉纳米粒子(OCS)。将淀粉纳米粒子做为交联剂与聚乙烯胺通过席夫碱反应制备了淀粉基可注射水凝胶。考察了水凝胶的成胶时间、溶胀行为、力学性质以及对小分子药物的释放行为。结果表明疏水性的胆固醇分子的引入能够提高水凝胶的力学强度。凝胶对内部小分子药物的释放具有pH响应性。 2.利用制备的淀粉纳米粒子(OCS)与羧甲基壳聚糖分子(CMCT)反应制备了全多糖基可注射水凝胶。考察了凝胶的溶胀行为、力学性质、小分子控释行为以及细胞相容性。结果表明凝胶对阿霉素具有较好的控释行为,且凝胶对L929细胞具有很好的相容性。 3.通过酯化和缩合反应成功地将L-半胱氨酸修饰到淀粉骨架上,通过醚化反应在淀粉骨架上引入具有反应活性的碳碳双键,利用thiol-ene click反应制备了一种全淀粉基水凝胶。考察了凝胶的成胶时间、力学性质、溶胀行为、降解行为以及改性淀粉的细胞相容性。结果表明凝胶在α-淀粉酶的作用下能够完全发生降解,降解的速率可以通过调节酶浓度、巯基与双键摩尔比来实现调控。细胞实验表明改性淀粉对L929细胞具有较好的相容性。 4.通过酯化和缩合反应成功地将多巴胺修饰到淀粉骨架上,然后和巯基淀粉进行加成反应制备了全淀粉基可注射水凝胶。考察了凝胶的力学性质、溶胀行为、降解行为以及改性淀粉的细胞相容性。研究结果表明水凝胶具有较好的力学性能、生物降解性质。细胞实验表明改性淀粉对L929细胞具有较好的相容性。