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物理交联法制备多种壳聚糖水凝胶

时间:2021-01-11 11:11:35       浏览:44

西安瑞禧生物科技有限公司可供应多种水凝胶系列产品,如明胶水凝胶、温水凝胶、多糖水凝胶、透明质酸水凝胶、葡聚糖水凝胶、共聚物水凝胶MOFs水凝胶等,以及定制合成智能型、环境响应型、水凝胶载药型、生物水凝胶等。

 

水凝胶因其具有三维网状结构且含有亲水基团,能够吸收大量的水分而溶胀,使水凝胶具有优良的保水性质。同时还有良好的生物相容性,能够广泛应用。

壳聚糖是由2-氨基-2-脱氧-葡萄糖通过1,4糖苷键连结的带正电荷的直链多糖。其分子链上分布着许多羟基、氨基及N-乙酰氨基,这些基团之间可形成分子间及分子内氢键,使得壳聚糖在有机溶剂、水和碱中难以溶解。而在稀酸溶液中,由于氨基质子化后破坏了分子内的氢键作用,使壳聚糖能够溶解。

壳聚糖水凝胶作为药物的载体,不仅有优良的生物相容性和可降解性,还可将药物装载在壳聚糖水凝胶内以便于运送到作用部位再释放,从而使药物能在靶区快速达到所需药物浓度,减少药物的损失并提高疗效,还可减少药物对正常组织造成的毒副作用。

壳聚糖水凝胶的物理制备方法:

壳聚糖形成水凝胶,重要的是分子之间发生交联作用,这种交联作用可通过物理方法或化学方法实现。其物理交联法是利用分子内部及分子间的物理作用使得壳聚糖溶液凝胶化。

 

物理交联法制备:

是通过分子间的作用力,使壳聚糖分子形成交联的网状结构从而形成水凝胶。通过加入离子化合物﹑聚电解质复合物增强分子间静电相互作用可以实现壳聚糖分子之间的物理交联,另外也可以利用壳聚糖分子之间存在的疏水作用达到物理交联的目的。

(1) 阴离子小分子制备壳聚糖水凝胶

使用带有负电荷的甘油磷酸钠分子,可成功制备壳聚糖(ChitosanCS)/ aβ-甘油磷酸钠( a3-sodium glycerophosphatex3-GP)温敏水凝胶α3-GP带有负电荷,与壳聚糖上质子化后的氨基发生静电相互作用,最终使壳聚糖凝胶化。

除甘油磷酸钠外﹐其他如硫酸盐﹑柠檬酸盐和三聚磷酸盐等也可与壳聚糖上质子化后的氨基发生静电相互作用从而形成水凝胶。

(2) 金属离子制备壳聚糖水凝胶

不同于阴离子分子与壳聚糖质子化后的氨基之间的静电作用,金属离子与壳聚糖分子之间通过配位键合方式实现壳聚糖的凝胶化。配位键合的作用力相比静电作用更强﹐而且环境pH值的变化并不影响壳聚糖分子与金属离子之间的配位作用,所以形成的壳聚糖水凝胶更加稳定。

(3) 使用聚电解质复合物制备壳聚糖水凝胶

聚电解质复合物是两种带相反电荷的聚电解质在水介质中通过静电作用形成的。壳聚糖是带有正电荷的聚电解质,可与水溶性的阴离子大分子形成聚电解质﹐而阴离子大分子可大致分为天然高分子和合成聚合物。

(3.1) 天然高分子制备壳聚糖水凝胶

阴离子大分子如海藻酸钠带有大量的负电荷,可以与富含正电荷的壳聚糖发生作用,形成聚电解质。用壳聚糖/海藻酸钠水凝胶作为去铁胺(DFO)的药物载体,以此来克服去铁胺在人体内难以吸收以及在血液中半衰期非常短的局限,延长其在体内的作用时间。研究表明载有DFO的壳聚糖/海藻酸钠水凝胶可控制DFO的释放;在最初的1 h内快速释放46%的药量,而后缓慢持续释放,至48 h后释药量达到74%并且释放曲线呈平稳趋势。

透明质酸作为优良的保水天然物质,也可广泛应用于壳聚糖水凝胶的研究中,除此之外,其他天然高分子如胶原蛋白、明胶、胶质和硫酸葡聚糖等也可进行应用。

(3.2) 合成聚合物制备壳聚糖水凝胶

聚乙烯醇(PVA)作为水溶性聚合物,有生物相容性的优点,同时聚乙烯醇的引入可增强壳聚糖水凝胶的机械强度。合成的壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶具有温度敏感性,37℃下2.5 min内会发生溶胶-凝胶转变而形成水凝胶。将该水凝胶作为紫杉醇的载体,研究药物的体外释放行为,结果发现紫杉醇溶液在12 h内完全释放,而用该壳聚糖水凝胶作为紫杉醇载体,持续释放13天后释放量达到82.46%,呈现平稳持续的释放行为。

 

聚乙二醇(PEG)是水溶性的无毒聚合物,被广泛应用于生物医药领域。

报道有一种聚乙二醇接枝的壳聚糖水凝胶用于牛血清白蛋白(BSA)的释放体系。用酪胺修饰的聚乙二醇接枝到壳聚糖骨架上,不仅增强了壳聚糖的溶解性,而且通过分子间的交联形成了三维的网状结构,成功制备了水凝胶。

将聚乙二醇链的两端接上环氧结构,将其作为交联剂与壳聚糖交联形成水凝胶。用类似的方法,聚乙二醇链两端氧化成醛基,再利用醛基与壳聚糖链上氨基的化学反应从而形成水凝胶。除了常用的聚乙烯醇和聚乙二醇外﹐其他的聚合物也有研究者报道,壳聚糖/聚甲基丙烯酸水凝胶、丙烯酸接枝壳聚糖水凝胶(ACSG)等。

 

(4) 疏水作用制备壳聚糖水凝胶

制备了壳聚糖/聚乙烯醇/碳酸氢钠(CS/PVA/NaHCO)温敏水凝胶。当环境温度升高到37℃时,体系内部氢键作用力减弱,水分子不能紧密结合在壳聚糖分子周围,同时暴露出疏水片断,壳聚糖分子因疏水作用而结合,转变为凝胶。

 

文章壳聚糖水凝胶关键词定制:

壳聚糖水凝胶

壳聚糖/ aβ-甘油磷酸钠温敏水凝胶

CS/ aβ-x3-GP温敏水凝胶

硫酸盐/壳聚糖水凝胶

柠檬酸盐/壳聚糖水凝胶

三聚磷酸盐/壳聚糖水凝胶

金属离子/壳聚糖水凝胶

壳聚糖/海藻酸钠水凝胶

载有去铁胺DFO的壳聚糖/海藻酸钠水凝胶

壳聚糖/透明质酸水凝胶

壳聚糖/胶原蛋白水凝胶

壳聚糖/明胶水凝胶

壳聚糖/胶质水凝胶

壳聚糖/硫酸葡聚糖水凝胶

合成聚合物/壳聚糖水凝胶

壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶

聚乙二醇接枝的壳聚糖水凝胶

壳聚糖/聚甲基丙烯酸水凝胶

丙烯酸接枝壳聚糖水凝胶(ACSG)

壳聚糖/聚乙烯醇/碳酸氢钠(CS/PVA/NaHCO)温敏水凝胶

 

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