壳聚糖基天然多糖复合水凝胶的制备及其性能研究

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天然多糖因具有良好的生物相容性和环境友好性,而且可再生、可降解,在生物医学领域引起人们的广泛关注。水凝胶表面柔软湿润,具有三维网络结构,能够吸收并保有大量水分,其形态类似于生物体组织细胞外基质,可以作为一种理想材料应用于生物医学领域。本研究使用壳聚糖(CS)、魔芋葡甘露聚糖(KGM)和透明质酸(HA)三种天然多糖为原材料,致力于制备出理化性能优异、生物相容性好,具有促愈、防瘢痕功能的新型复合水凝胶,通过红外、核磁氢谱、X射线衍射和扫描电镜进行结构表征,并对其开展一系列性能测试,探讨该新型水凝胶的理化性质和生物学性能,为其在医用敷料领域的研究和发展奠定基础。本文主要研究内容与结果如下:(1)以CS为原料,制备得到羧甲基壳聚糖(CMCS),使用微生物转谷氨酰胺酶(MTGase)作为生物催化剂,将胶原蛋白肽(COP)接枝于CMCS上,得到CMCS/COP复合材料,对其进行了结构表征和性能测试。测定得到CMCS的羧甲基取代度为0.84,CMCS/COP中COP的取代度为0.36。细胞实验结果表明:CMCS对NS-FB细胞具有良好的生物相容性,能够抑制HS-FB细胞增殖;CMCS/COP能够促进NS-FB细胞增殖,对HS-FB细胞增殖影响不大。(2)以HA为原料,在NaIO4的氧化下,制备得到氧化透明质酸(OHA),以OHA为交联剂与CMCS/COP通过席夫碱反应,制备得到CMCS/COP/OHA复合水凝胶,对其进行了结构表征和性能测试。实验结果表明:CMCS/COP/OHA水凝胶具有连续稳定的三维结构,适宜的凝胶时间,优异的溶胀性能(最大溶胀率为1600%),优良的保水能力(24 h后仍能保有30%的水分)和良好的血液相容性。此外,细胞实验表明:CMCS/COP/OHA水凝胶能够促进NS-FB细胞的增殖,抑制HS-FB细胞的增殖。(3)以KGM为原料,在NaIO4的氧化下,制备得到氧化魔芋(OKGM),以OKGM为交联剂与CMCS/COP复合材料通过席夫碱反应,制备得到CMCS/COP/OKGM水凝胶,对其进行了结构表征和性能测试。实验结果表明:CMCS/COP/OKGM水凝胶具有连续稳定的三维空间结构,较短的凝胶时间,良好的溶胀性能,优良的保水能力,优异的血液相容性。此外,细胞实验表明:CMCS/COP/OKGM水凝胶能够促进NS-FB细胞的增殖,对HS-FB细胞无明显毒副作用。(4)制备SD大鼠Ⅱ度烫伤模型,使用上述制备的材料进行动物实验,通过观察创面形貌,计算创面愈合率和愈合时间,组织切片HE染色分析来考察材料对创面愈合的影响。实验结果表明:壳聚糖基复合材料能明显减轻炎症反应,促进毛细血管和成纤维细胞的形成和生长,有利于结缔组织的形成,具有加速创面愈合的作用。其中水凝胶组SD大鼠愈合效果最好,烫伤后第15天均已基本痊愈,且CMCS/COP/OHA水凝胶组能达到弱化瘢痕的效果。
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