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殼聚糖水凝膠的制備工藝及其對蛋白質(zhì)吸附的影響
何業(yè)盈 2012/12/30 14:15:32
第Ⅰ部分：文獻綜述
一、水凝膠簡介
水凝膠（Hydrogel）是以水為分散介質(zhì)的凝膠。具有網(wǎng)狀交聯(lián)結(jié)構(gòu)的水溶性高分子中引入一部分疏水基團和親水殘基，親水殘基與水分子結(jié)合，將水分子連接在網(wǎng)狀內(nèi)部，而疏水殘基遇水膨脹的交聯(lián)聚合物。是一種高分子網(wǎng)絡(luò)體系，性質(zhì)柔軟，能保持一定的形狀，能吸收大量的水。
制備水凝膠的高分子材料可以是天然的或合成的。 天然高分子組成的水凝膠在生物相容性、 細胞控制降解、 無毒、 應(yīng)用安全上有潛在的優(yōu)勢。 然而, 天然高分子材料穩(wěn)定性較差, 相對而言,合成的水凝膠能精確控制其結(jié)果及功能,且可供選擇的品種較多。但與天然高分子材料相比,合成高分子材料必須嚴格地控制材料中混雜的未反應(yīng)單體、 殘余引發(fā)劑或催化劑和小分子副產(chǎn)物等,以避免可能由此產(chǎn)生的生物不相容性和藥物的不良相互作用問題。近幾年不少科學(xué)家開始了天然高分子與合成高分子的共混合成水凝膠的研究工作,這也將是今后的一個重要課題。
天然高分子水凝膠包括：膠原質(zhì)、透明質(zhì)酸酯（鹽）、纖維素、殼聚糖、海藻酸鹽等。
合成高分子水凝膠包括：聚丙烯酸類及其衍生物、聚丙烯酰胺類及其衍生物、聚乙烯醇、聚磷腈、聚肽等。
二、水凝膠的應(yīng)用
具有可逆響應(yīng)性,在水中可以溶脹的凝膠。由于這類材料對外來刺激的可逆響應(yīng)性使其在分子器件, 調(diào)光材料, 生物活性物質(zhì)的溫和、 高效分離, 酶和細胞的智能固定化以及藥物可控釋放等高新技術(shù)領(lǐng)域有廣泛應(yīng)用.本文將就分子器件、 調(diào)光材料和生物醫(yī)學(xué)三方面的應(yīng)用做一詳細綜述。
(1) 分子器件
利用智能凝膠在外界刺激下的變形、 膨脹、 收縮產(chǎn)生的機械能, 可以實現(xiàn)化學(xué)能和機械能的直接轉(zhuǎn)換,從而開發(fā)出以凝膠為主體的化學(xué)閥、 驅(qū)動器、 傳感器、 藥物控制釋放系統(tǒng)、 分子分離系統(tǒng)等微機械產(chǎn)品。
用凝膠制作微機械元件, 由于凝膠柔軟有彈性且其彈性模量可通過交聯(lián)密度調(diào)節(jié), 可使微機械元件的尺寸進一步減小,并能保持足夠的驅(qū)動力。同時,由于凝膠尺寸的減小, 縮短了控制凝膠收縮與膨脹的擴散距離, 必將大大提高凝膠的響應(yīng)速率。近來國外一些科學(xué)家正在探討利用凝膠受環(huán)境變化而變化的特性來研制凝膠微機械元件, 并已取得了一些重要成果, 引起了人們的高度重視,國內(nèi)尚未見報道。
(2) 調(diào)光材料
利用智能型大分子和大分子水凝膠的環(huán)境敏感行為還可以設(shè)計制作調(diào)光材料。其實調(diào)光材料是一種溫度敏感材料。當(dāng)陽光照射到凝膠時, 一部分轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮�。水凝膠系統(tǒng)的調(diào)光性是賦予其“開關(guān)”溫度 TS , 在其溫度以下凝膠網(wǎng)絡(luò)透明, 溫度升至 TS 以上,則形成散光的微粒。MIT 的 Suzuki和 Tanaka設(shè)計了一種對光敏感的 PNIPPAM 凝膠, 他們在凝膠中引入光敏成分葉綠素,光照時, 葉綠素吸收光能使其微環(huán)境溫度升高, 凝膠收縮, 反之, 凝膠溶脹, 他們測得直徑 5 Lm 的凝膠響應(yīng)時間約為 5 min。
(3)生物醫(yī)學(xué)
醫(yī)用高分子材料指的是在醫(yī)學(xué)上使用的高分子材料, 是一門介于現(xiàn)代醫(yī)學(xué)和高分子科學(xué)之間的新興學(xué)科。它涉及到物理學(xué)、 化學(xué)、 生物化學(xué)、 病理學(xué)、 醫(yī)學(xué)、 輸血學(xué)等多種邊緣學(xué)科。醫(yī)用高分子材料是生物材料的重要組成部分, 目前,醫(yī)用高分子材料的應(yīng)用已遍及整個醫(yī)學(xué)領(lǐng)域( 血液接觸的高分子材料、 組織工程用高分子材料、 藥用高分子材料、 醫(yī)藥包裝用高分子材料、 眼科用高分子材料、 醫(yī)用粘合劑和縫合線、醫(yī)療器械用高分子材料等等) 。Bae和 Kim設(shè)計了一種很特別的胰島素緩釋裝置, 這種裝置實際上是將半透膜加工成一個小袋子,通過外科手術(shù)將此小袋植入體內(nèi), 在袋內(nèi)裝入一種特殊的對 pH 和溫度雙重敏感的水凝膠, 在此凝膠中預(yù)先溶入胰島素和對葡萄糖敏感的葡萄糖氧化酶等成分,在體內(nèi)溫度下, 凝膠呈固態(tài),當(dāng)血糖濃度足夠高時, 葡萄糖酶催化葡萄糖氧化為葡萄糖酸, 使凝膠酸度增大,凝膠溶脹,胰島素釋放速度加快, 使血糖水平降低,當(dāng)血糖水平恢復(fù)正常后, 酸度降低凝膠收縮, 胰島素釋出速度減緩。很顯然,這是一個典型的“智能”藥物緩釋系統(tǒng)。
三、水凝膠的最新發(fā)展
智能水凝膠是一類對外界刺激能產(chǎn)生敏感響應(yīng)的水凝膠,由于這種獨特的響應(yīng)性,在化學(xué)傳感器、 人造肌肉、 物質(zhì)分離、 藥物釋放、 組織仁程等領(lǐng)域具有誘人的應(yīng)用前景。但是傳統(tǒng)水凝膠存在一些缺點( 如響應(yīng)速率慢、 機械性能差等) , 因而大大限制了水凝膠的應(yīng)用。因此近年來圍繞提高水凝膠的響應(yīng)速率、 機械強度等性能問題, 科學(xué)家展開了廣泛的研究。
第Ⅱ部分：實驗部分
1. 材料與儀器
原料和試劑:甲殼素(食用級) ,牛（未完，下一頁）
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