《電活性生物水凝膠複合材料的互穿增韌與摩擦行為》是依託廈門大學，由許一婷擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：電活性生物水凝膠複合材料的互穿增韌與摩擦行為
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：許一婷
- 依託單位：廈門大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本申請主要解決兩個問題：1. 如何設計合成具電活性的生物水凝膠；2. 如何提高作為軟骨組織工程支架的水凝膠材料力學強度並進行功能模擬，研究其摩擦行為。選擇六元環串聯殼聚糖為剛性網路、EG-co-LA為柔性網路設計，構築互穿雙網路水凝膠，通過應力在網路間轉移和分散，實現增韌。設計合成環氧基或氯嗪基封端的苯胺低聚物為殼聚糖交聯劑，在凝膠體系中引入電活性鏈段，獲得兼具高韌性和電活性生物水凝膠複合材料，進行電活性與生物活性的關聯研究。通過對EG-co-LA共聚物序列分布與長度的設計，與凝膠微孔結構的控制及交聯密度的調節，改善凝膠力學強度和生物活性。在此基礎上進行關節軟骨功能模擬，設計交聯密度呈縱向梯度分布的多孔可滲透凝膠層結構，研究複合凝膠材料的摩擦特性，特別是降解過程的摩擦行為。
結題摘要
Wichterle首次報導醫用水凝膠以來，水凝膠在生物醫學領域套用越來越廣泛。但是高分子水凝膠含水量高時機械強度差，智慧型型水凝膠回響單一等缺點極大限制了其套用。我們知道，電磁場作用對體外培養的多種細胞增殖具有促進作用，力學刺激有利於軟骨和成骨細胞獲得正常生理功能，研究製備一種具電活性的生物水凝膠作為組織工程支架材料具有非常大的意義。本項目圍繞電活性與多重敏感性高強度生物水凝膠複合材料的製備及相關性能展開研究，主要內容及結果如下： （1）採用熔融本體聚合法製備了一系列聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物，進一步與丙烯醯氯反應得到丙烯酸酯基封端的聚乙二醇-聚乳酸嵌段共聚物大單體（PEGLM）。以殼聚糖（CS）為剛性網路，PEGLM 為柔性網路，通過分步互穿技術構築CS/PEGLM雙網路（DN）結構來提高凝膠強度，探討了殼聚糖交聯度和含量、PEGLM中聚乙二醇分子量和聚乳酸的聚合度對凝膠結構和強度的影響。並提出其增韌模型。 （2）在雙網路水凝膠中，引入線型分子聚乙烯醇（PVA）構成DN-L結構，進一步提高凝膠強度。結果表明PVA以互穿纏結的形式均勻分布於殼聚糖網路和PEGLM網路中，適量的PVA可以提高凝膠強度。 （3）在CS/PEGLM雙網路凝膠中，原位合成聚吡咯製備電活性水凝膠。結果表明，引入聚吡咯後，凝膠的模量和電導率提高。綜合考慮力學性能、電導率和電刺激回響性能，電活性水凝膠的最佳組成為殼聚糖的含量為10%，交聯劑用量為0.1（g GA）/（g CS），聚吡咯的用量為8μL/mL。 （4）合成一系列不同分子量的聚乙二醇馬來酸酐雙酯（PEGmah），將其與丙烯醯胺原位自由基共聚得到複合水凝膠。探討PEG 分子量、單體摩爾比、等因素對複合水凝膠結構、力學強度的影響以及凝膠的力學增強機理。結果表明採用油溶性交聯劑和引發劑形成的非均相聚合體系，複合水凝膠的力學強度得到大幅度提高。 （5）將甲基丙烯酸二甲氨基乙酯（DMAEMA）引入到複合水凝膠中，經原位自由基共聚合成PEGmah-AM-DMAEMA三元共聚水凝膠。該種凝膠具有較強的pH敏感性能、溫度敏感性能和電場敏感性能。 （6）以殼聚糖（CS）為剛性網路，以PEGmah 與VP共聚物為柔性網路製備CS/PEGmah-VP雙網路水凝膠，研究殼聚糖交聯度、殼聚糖含量等因素對凝膠力學性能的影響，並研究凝膠的智慧型回響性。
