开云 开云体育《学习》提高纤维素纳米晶须交联的明胶水凝胶的机械和热性能!
2022-11-03 05:23:48
水凝胶代表了一类有趣的聚合物网络,在制药和生物医学应用中引起了极大的兴趣,包括隐形眼镜材料,人造肌腱,组织工程和药物输送系统的基质。水凝胶的发展是一个快速增长的研究领域,并且已经研究和报道了许多合成的以及天然衍生的材料,以形成具有良好特征的水凝胶。其中,明胶是一种广泛使用的材料,用于形成用于许多生物医学应用的水凝胶,例如伤口敷料,血浆膨胀剂,粘合剂和吸附剂材料,血管假体以及由于其高含水量,生物相容性,生物降解性和非免疫原性,在药物输送中作为硬胶囊或软胶囊,水凝胶或微球。
明胶是一种通过将胶原蛋白的三开云体育 开云平台螺旋结构分离成单应变分子而获得的蛋白质。当将明胶水溶液冷却到35◦C以下时,它通过无序顺序重排部分恢复胶原三螺旋结构,形成物理热可逆凝胶。然而,明胶的应用通常在较高温度(高于35°C)下受到限制,其中二次键合结构的断裂破坏了物理网络。这导致较差的热性能和机械性能,并且迄今为止限制了明胶,无法进一步应用。因此,需要加入各种交联剂,例如戊二醛,氧化多糖,葡聚糖,硫酸软骨素等作为化学交联明胶链,以提高凝胶的稳定性,增加抗热降解性和改善机械性能。
最近,被称为纳米纤维素的棒状多糖纳米颗粒由于其出色的性能,如高表面积,高机械性能,亲水性,生物相容性和生物降解性而获得了相当大的兴趣。由于其独特的特性,纳米纤维素研磨剂已作为填料掺入几种聚合物水凝胶基质中。例如,张等人(2010)制备了基于环糊精/聚合物包涵体的超分子水凝胶,结果表明,将纤维素纳米鞭加入这些水凝胶中可增强凝胶化,机械强度并促进药物的持续释放。在酸性的存在下,纤维素纳米晶须在C2-C3乙二醇键上发生氧化裂解,从而在各自的碳原子上形成双醛基团。这些醛基可以作为一种潜在的交联剂,因为它们会通过席夫碱的形成与明胶中的游离胺基发生反应。
所以,我们提出了含有不同数量醛基的高碘酸盐氧化纳米晶须对明胶的化学交联。为了研究交联对凝胶性能的影响,采用多种先进技术研究了配方水凝胶的物理化学、热和力学性能。我们观察到,与整齐的明胶凝胶相比,交联凝胶的力学和热性能有了显著改善,这可以扩大明胶水凝胶在各种生物医学应用中的应用。
本研究制备了一种可再生的,具有优越力学性能的生物相容性水凝胶,该水凝胶由与氧化纤维素纳米晶须交联的明胶基质组成。 我们发现,随着醛含量的增加,明胶和纳米晶须之间的化学交联程度增加(0.14-17%)(0.062–0.230 mmol g−1)。水凝胶刚性的增加不仅改变了局部链动力学,而且影响了凝胶的膨胀,表明比纯明胶的吸水能力相对降低。流变学测量结果证实,与纯明胶相比,交联水凝胶的存储模量(G’)提高了150%。通过热扫描实验观察到,化学交联也增加了凝胶在明胶熔化温度以上的热降解阻力。
表2。基于1h自旋-自旋弛豫(T2)核磁共振实验确定的水凝胶高斯指数模型的相对刚性和移动分量强度。
图4 (A)明胶凝胶的动态流变学观察。(B)化学交联对明胶凝胶储存模量的影响。水凝胶的(C) Tan开云体育 开云平台ɓ值。
图5 (A)温度对物理交联明胶凝胶动态流变行为的影响。(B)温度对化学交联明胶凝胶储存模量的影响。