摘要
壳聚糖是甲壳素经过脱乙酰处理后的产物，被誉为自然界唯一一种多功能聚阳离子电解质。壳聚糖具备了许多优良的特性，如生物可降解性、抑菌性、无毒和抗肿瘤活性等，在生物医学领域被广泛的用作组织工程材料、伤口辅料和药物载体。壳聚糖的分子链内和链间存在着强烈的氢键作用，严重影响其溶解性，目前的解决方法是将壳聚糖溶解于酸性溶液中,或者通过对壳聚糖进行化学修饰来增加其溶解性，但是此过程中存在壳聚糖的降解以及化学基团引入后可能带来的生物毒性。本文成功将壳聚糖溶解于碱溶体系中避免了以上问题，通过物理交联制备了壳聚糖水凝胶，并研究了水凝胶的理化性质和生物相容性，对其在组织工程领域的应用具有重要意义。 通过对壳聚糖进行纯化再生和冻融处理，成功将其快速的溶解于碱溶液体系中，并结合分子量测定、脱乙酰度测定和X射线衍射技术探究了壳聚糖在碱溶体系中的稳定性和溶解机理。结果表明壳聚糖在经过纯化再生和冻融处理后其分子量和脱乙酰度都没有明显的变化，两种处理过程破坏了壳聚糖原有的晶体结构，壳聚糖分子链内和链间的氢键发生断裂，体系中的NaOH和尿素迅速占据了壳聚糖分子链上原有的成氢键位点，从而导致其溶解。壳聚糖碱溶液在升温时体系中分子链内和链间的氢键作用逐渐占据主导地位，原有的稳定体系被破坏，壳聚糖分子链通过物理交联形成纳米纤维，纳米纤维进一步缠绕聚集形成三维网络结构，最终实现了壳聚糖由溶胶向凝胶态的转变。壳聚糖水凝胶的动态流变学检测表明随着壳聚糖浓度的降低，成胶温度和时间增加，但是不同情况下其成胶时间均小于350s，属于快速响应型水凝胶。采用SEM和TEM对壳聚糖碱溶液和壳聚糖水凝胶的内部结构进行了观察，壳聚糖在碱溶液中能够稳定的溶解，温度升高可形成了凝胶，内部存在均一的三维网络结构。溶胀度测试和pH稳定性测试表明物理交联的壳聚糖水凝胶在1h内就达到最大溶胀平衡，并且表现出了良好的pH稳定性。另外机械性能测试的结果也验证了壳聚糖水凝胶卓越的机械性能。 以壳聚糖水凝胶及其浸提液为实验材料，进行了细胞相容性、血液相容性和蛋白质吸附测试。细胞相容性结果显示，壳聚糖浸提液与L929细胞和人脐静脉内皮细胞接触一定时间后，两种细胞的相对增殖率均保持在80%以上，材料毒性评级为1级，无毒性，同时L929细胞在水凝胶表面表现出良好的贴附性和增殖延伸性。采用直接接触法检测了壳聚糖水凝胶的溶血性和凝血性，所有壳聚糖水凝胶实验组的溶血率都低于5%的国家标准，且表现出明显的促凝血效应。壳聚糖水凝胶的蛋白吸附实验结果显示，壳聚糖水凝胶与牛血清蛋白仅存在物理吸附作用，所有实验组的吸附量都低于50ug/g。壳聚糖水凝胶的体外模拟降解实验结果也表明壳聚糖水凝胶可被多种生物酶降解，具有良好的生物可降解性。 综上所述壳聚糖水凝胶具备了良好的理化性能、生物相容性和生物可降解性，具有作为组织工程材料的潜力。
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