摘要
矿化水凝胶因其优异的机械性能以及与天然骨类似的结构和组成被认为是骨破损修复的理想材料之一。但由于大多数用于矿化无机物不能预先在水中均匀分散，导致现阶段制备的矿化水凝胶普遍存在矿化度及均匀程度难以控制的问题，极大限制了其实际应用。因此，本文以富含羟基、羧基的天然多糖黄原胶为模板，利用其与钙离子的络合作用为矿化提供成核位点，通过调控矿化源种类及预分散工艺，研究水凝胶机械性能及模量变化，设计开发了一种可调控矿化度及均匀程度的新型原位矿化法，并结合利用脂质体负载技术，构筑脂质体水凝胶复合材料，实现了负载物的缓释，为矿化水凝胶在骨组织工程的实际应用奠定了基础。具体研究内容如下： （1）为了探究阴离子种类、矿化源含量及矿化物晶型等因素对水凝胶矿化程度的影响规律，第二章通过直接引入法调控矿化过程，设计开发了一系列不同无机物种类及含量的黄原胶基矿化水凝胶。分析比较水凝胶模量变化可知：矿化水凝胶的制备关键在于凝胶网络中成核位点的生成，而直接引入法因有效成核位点生成数量较少使制备得到的水凝胶矿化程度低，机械性能改善不显著。 （2）为了解决直接引入法存在矿化程度低且均匀性难以控制的缺陷，第三章创新性地提出一种基于温度控制矿化源预分散的原位矿化法。采用溶解度随温度呈指数变化的无机物——乳酸钙，通过调控温度实现阴、阳离子共存于凝胶预聚液中，制备得到了一种温敏性矿化水凝胶，其模量与纯黄原胶物理水凝胶相比提高约100倍。且利用该水凝胶的温度响应性，巧妙地将其应用于图形定制领域，突破了传统矿化水凝胶难以兼备高强度和可控图案设计的局限；此外该温敏型矿化水凝胶还兼备电响应性，钙离子含量随温度变化的特性拓展了其作为温度传感器的潜在应用。 （3）针对传统脂质体因磷脂易氧化导致稳定性差的缺陷，第四章制备了具有双修饰层的脂质体，并将其加入上述矿化水凝胶中获得脂质体水凝胶复合材料，进一步拓宽了水凝胶在药物缓释方面的功效。具体结果如下：首先使用乙醇注入法，调整卵磷脂、胆固醇与吐温-80三类膜壁材料配比得到最佳包覆率为58.4±0.5%的脂质体；然后利用静电相互作用力在脂质体外层先后包覆了壳聚糖、透明质酸得到双修饰层型脂质体，透明质酸在酸性环境中可质子化脱附的特性赋予脂质体pH响应性，在提高了稳定性的同时不影响其释放效率。最终将该脂质体与上述矿化水凝胶共混得到脂质体水凝胶复合材料。经实验证实，该水凝胶因脂质体的存在达到了负载物的缓释效果，为矿化水凝胶在骨组织工程中的药物负载与缓释打开新窗口。
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