环境响应的水凝胶(智能水凝胶)尤其是温度和pH响应的水凝胶在组织工程、药物传递、生物医药等领域的应用成为科学研究的热点。近年来,天然高分子(如纤维素、壳聚糖、淀粉等)基智能水凝胶因其良好的生物相容性、可降解性引起了科研工作者广泛的兴趣。木聚糖是半纤维素的主要组成成分,具有丰富、无毒、价格低廉、生物可降解等优点,还具有特殊的理化特性,如:消炎、抑制细胞突变、促进细胞增生、天然性免疫及抗癌等。半纤维素基智能水凝胶在生物制药领域尤其是药物缓释方面具有潜在的应用价值,近年来备受国内外学术界人士的关注。木聚糖链上的羟基和部分羧基为木聚糖的化学和生物改性提供了各种可能的机会,赋予它更多的功能特性,进而扩大了其应用范围。本论文通过紫外光引发合成了系列温度和pH双重响应的木聚糖基智能水凝胶,并研究了它们在药物缓释方面的应用,探讨了带有不同修饰基团的木聚糖、交联剂及单体用量对水凝胶物理性能及药物缓释性能的影响。1.以山毛榉木聚糖为原料,以N-异丙基丙烯酰胺(NIPAm)、丙烯酸(AA)为接枝单体,N,N’-亚甲基双丙烯酰胺(MBA)为交联剂,在光引发剂安息香二甲醚(DMPA)紫外引发下,通过接枝聚合,制备了温度和pH双响应的水凝胶药物缓释载体。探讨了不同温度、pH条件下水凝胶的溶胀能力以及不同单体和交联剂含量对水凝胶溶胀性能的影响。结果表明,合成的水凝胶具有优异的多孔结构和温度/pH响应行为,在模拟胃肠液中有良好的溶胀和消溶胀性能。液氮冷冻干燥的水凝胶具有分布均匀的蜂窝状孔洞结构。不同的单体、交联剂用量对水凝胶物理性能影响较大。木聚糖基水凝胶的低临界溶解温度(LCST)出现在34 oC左右,且LCST随着AA含量增加而提升。水凝胶对药物(乙酰水杨酸)最大包封效率达97.6%。以乙酰水杨酸为药物模型的药物控制释放实验表明,木聚糖基水凝胶在模拟肠液和胃液中的最大缓释率分别为90.12%和26.35%。MTT试验证明,木聚糖基温度、pH响应水凝胶对小鼠胚胎成纤维细胞(NIH3T3)具有良好的兼容性。2.为了提高木聚糖的反应活性,甲基丙烯酸缩水甘油酯(GMA)被引入并通过转酯化反应获得易聚合的甲基丙烯酰基木聚糖。以NIPAm、丙烯酰胺(AM)为温敏单体,MBA为交联剂,在紫外引发剂引发下分别与原料木聚糖和GMA改性木聚糖(GMAX)交联聚合,制备了两种温度和pH双响应的水凝胶。在相同的条件下比较原料木聚糖和GMAX基水凝胶的性能。主要对比考察了两种水凝胶的平衡溶胀率、温度和pH响应性能、形态和结晶结构、药物缓释行为及细胞相容性。研究发现:由于甲基丙烯酰基引入木聚糖链,GMAX基水凝胶比木聚糖基水凝胶有更紧密的蜂窝状网络结构和更强的压缩性能(压缩应变50%时,GMAX水凝胶压缩应力达37.03 kPa)。两种水凝胶的LCST均出现在35 oC左右。GMAX基水凝胶对药物(乙酰水杨酸)包封效率高达95.21%。GMAX基水凝胶和木聚糖基水凝胶在模拟肠道中的最大缓释率分别为84.2%(8 h)和77.5%(6 h)。细胞增殖实验结果表明,GMAX基水凝胶比木聚糖基水凝胶有更好的细胞相容性。因此,GMAX基水凝胶作为乙酰水杨酸药物载体具有较好的肠道靶向释放行为。3.以不同取代度的马来酸酐改性木聚糖(MAHX)为原料,结合单体NIPAm和AA,在交联剂(MBA)作用下,通过紫外光引发接枝聚合,制备了温度和pH响应水凝胶。改变合成MAXHX中MAH的添加量(MAHX取代度分别为0.12、0.28、0.48、0.65)制备了gel-1、gel-2、gel-3和gel-4水凝胶。考察了不同取代度的MAHX对水凝胶性能的影响,研究了水凝胶的溶胀性能及形态结晶结构。结果发现,马来酸酐改性木聚糖基水凝胶具有良好的溶胀性能、孔洞网络结构和温度、pH响应性能。在37 oC,pH为7.4溶液中,水凝胶的溶胀率大小依次为:gel-3﹥gel-4﹥gel-2﹥gel-1。Gel-3在模拟胃肠液中的溶胀和消溶胀行为结果表明,水凝胶的Seq在pH为7.4和pH为1.5溶液中分别在30 g/g和4.3 g/g左右,循环3次后,无明显变化。DSC分析表明水凝胶的LCST出现在34 oC左右。通过比较乙酰水杨酸和茶碱在模拟人体胃肠液中的释放行为,发现MAHX基水凝胶对乙酰水杨酸有更高的缓释率(肠液中释放8 h达94.56%),说明药物释放由药物种类和水凝胶性质有关。通过在胃肠液中连续释放,发现药物在胃中释放极缓(3 h缓释24.26%),在肠道中释放5 h达到90.5%。这充分说明了马来酸酐改性木聚糖基水凝胶作为药物载体具有肠道靶向行为。细胞毒性实验证明MAHX基水凝胶能够促进NIH3T3细胞增殖,具有良好的细胞相容性。