基於類肝素生物大分子的多功能水凝膠的研究

《基於類肝素生物大分子的多功能水凝膠的研究》是依託四川大學，由趙偉鋒擔任項目負責人的青年科學基金項目。

基本介紹

• 中文名：基於類肝素生物大分子的多功能水凝膠的研究
• 項目類別：青年科學基金項目
• 項目負責人：趙偉鋒
• 依託單位：四川大學

項目摘要

本項目研究類肝素結構天然生物大分子水凝膠的合成及其在血液接觸材料和吸附分離領域的套用。設計合成出同時含有磺酸基和羧基的類肝素結構殼聚糖（HLCS），再將HLCS製備成水凝膠，降低其在血液接觸時對血漿蛋白的吸附，延長凝血時間，抑制凝血途徑的激活和補體的激活。研究磺化劑/羧化試劑用量、反應時間和反應溫度等對HLCS中磺酸基和羧基接枝量及其比例的影響。系統考察磺酸基、羧基及其比例對水凝膠抗凝血性、pH敏感性、重金屬離子（Cu2+等）和陽離子染料（亞甲基藍MB等）清除率的影響。通過類肝素生物大分子製備水凝膠，解決了天然高分子水凝膠的抗凝血性能，賦予類肝素CS水凝膠良好的pH敏感性，製備的類肝素CS水凝膠同時在血液接觸材料及吸附分離方面有很大的潛在套用。

結題摘要

水凝膠是三維交聯的親水高分子網路，由於其獨特的理化性能、良好的生物相容性、優異的吸附性能，被廣泛的套用在工業、農業、再生醫學、藥物控釋、環境工程等領域。肝素是常用的抗凝劑之一，其分子鏈上具有大量的功能基團，如磺酸基、羧基、羥基等，因此它具有良好的生物活性和抗凝活性。近幾十年來，不少研究者將肝素和水凝膠結合，製備出良好生物相容性的肝素化水凝膠，用作藥物和細胞的載體、組織工程的基材等。但是肝素價格昂貴，且來源於動物體的肝素的質量穩定性等問題限制了肝素化水凝膠的研究套用。 本項目設計並製備出具有與肝素主要功能基團（磺酸基和羧基）的類肝素水凝膠，研究其作為血液接觸材料及工業污染物吸附劑的潛在使用價值。通過接枝改性的方法，先製備了具有不同高低不同磺化度和羧化度的類肝素殼聚糖(HLCS)，再以戊二醛為交聯劑通過化學交聯製備了類肝素殼聚糖水凝膠(HLCHs)。XPS、FTIR和NMR驗證了類肝素殼聚糖的成功製備，此外還研究了類肝素殼聚糖水凝膠的熱穩定性、溶脹率、壓縮強度等。血液相容性測試結果表明，HLCS和HLCH的APTT 和TT都隨著樣品濃度的增加而增。其中ELISA測試結果表明，HLCH能夠抑制血液中接觸因子的形成；補體激活結果表明，HLCH能夠有效抑制C3a和C5a的產生。並且，HLCH對銅離子和MB具有良好的吸附效果。以上結果表明，類肝素殼聚糖水凝膠上的功能基團磺酸基和羧基賦予其良好的血液相容性、吸附銅離子和陽離子染料MB的性能。 除了完成類肝素殼聚糖水凝膠，還拓展了類肝素海藻酸鈉水凝膠、類肝素水凝膠膜材料、類肝素凝膠吸附劑微球的研究。發表SCI論文40篇，包括ACS Applied Materials & Interfaces、Journal of Materials Chemistry A、Biomacromolecules等高分子材料領域一流期刊論文。申請專利6項，獲準1項。進一步深化青年基金項目情況下，獲準研究項目7項，其中包括自然基金委面上項目《核殼模板-溶脹破殼法構築類肝素結構凝膠微球》。正是在類肝素凝膠方面的工作進展，應邀為SCI期刊Frontiers in Chemistry、International Journal of Polymer Science和International Journal of Biomaterials客座編輯。