凝胶复合膜的制备及山奈酚负载和缓释性能研究毕业论文(编辑修改稿)

凝胶复合膜的制备及山奈酚负载和缓释性能研究毕业论文(编辑修改稿)内容摘要：

子水凝胶 加入到 智能纺织品 的 开发设计领域， 得到 智能纺织品。 该技术能够 提高凝聚材料的力学性能， 并且 使纺织品具有更好的性能。 ③ 在农业领域的应用 金陵科技学院学士学位论文 第一章 绪论 5 水凝胶可以用作保水剂，增加土壤含水量，提高土壤吸水性，在一定程度上缓解水分蒸发，改良土壤结构，保持养分，提高土壤的保肥能力 ，为土壤的微生物繁衍提供有利的环境，从而使植物生长更加茂盛。 ④ 在工业领域的应用 由于水凝胶是一种具有很强吸水能力的聚合物，吸附在混凝土上可以减少干燥时间，防止裂纹的产生。 传统的水凝胶对外界刺激的敏感度较差，因此对外界环境能够自动感知并伴随响应性的智能水凝胶体系受到着重研究。 外界刺激 如 环境温度、磁场、电场、 pH、分散介质、应力、粒子强度等的变化， 使 水凝胶状态从收缩态变为溶胀态，从而 提高了 其溶胀性能 和 力学性能。 根据智能水凝胶的这一特性，可将其进行分类，如图 所示： 图 智能水凝胶的分类 智能水凝胶 是一种有机高分子材料，一般 由天然或合成的高聚物制备而成，当高分子主链或侧链上有大量的亲水基团，且有适当的交联网络时，就 能 由单体交联聚合、接枝共聚或聚合物交联的方法制备智能水凝胶 [20]。 （ 1）单体交联聚合 智 能 水 凝 胶高 强 水凝 胶刺 激 响应 型 水凝 胶自 愈 合水 凝 胶拓 扑结 构水 凝胶纳 米结 构水 凝胶互 传网 络水 凝胶单 一响 应性双 重响 应性多 重响 应性物 理型 自愈 合化 学型 自愈 合温度敏感型水凝胶p H敏感型水凝胶光敏感型水凝胶压力敏感型水凝胶电场敏感型水凝胶磁敏感型水凝胶生物分子敏感型金陵科技学院学士学位论文 第一章 绪论 6 单体交联聚合 是指 利用 化学引发剂或者辐照 的方法，通过 交联剂对高分子进行交联，形成互 穿 网络结构，单体经自由基均聚或共聚制备水凝胶。 该方法是制备高分子材料最常用的方法。 （ 2）接枝共聚 接枝共聚是指单体与天然高分子材料 如 淀粉、纤维素等进行共价连接。 最典型的是自由基引发接枝共 聚法， 常用 的引发剂有硫酸铈铵和复合引发剂等。 通过辐射、过氧化物、氧化还原引发剂也能够使单体发生共聚反应。 （ 3）聚合物交联法 在聚合物水溶液中添加交联剂而使其 形成 交联网络 结构 ，或通过静电作用、离子作用、氢键、链的缠绕等方式形成网络，从而 制备 水凝胶。 纳米载体的研究进展 载体的种类 纳米载体技术 [21]以纳米 结构 为载体，将药物 等其他客体分子通过物理化学的方法 负载其 上 ，以特定应用为目标，实现对客体分子控制性输运及投放功能。 利用纳米载体技术在敷料上负载药物 不仅可以 降低药物使用量 ，还可以降低毒性， 引入智能控制系统，提高 疗效 及功能。 按照 体系结构及 制备工艺 的不同 ，可将纳米载体 进行以下分类 ： ① 纳米粒： 纳米粒的粒径通常小于 1μm，可分为 纳米囊和纳米球 ，作为 固态胶体颗粒可 用于 聚合物胶体给药系统，具有高分子 形 成的基质骨架，药物可以 在上面进行 溶解 和吸附。 20 世纪就已经开始研究将纳米粒用作药物载体，目前 此类研究 已经得到了快速发展。 可以通过静脉注射、皮下给药、肠道给药、粘膜给药、直接口服的途径来治疗疾病。 ② 纳米乳： 也称作 微乳，粒径 小且分布均匀， 一般在 10~1000nm， 它的组成成分为油、水、表面活性剂和助 表面活性剂 ，属于 热力学稳定的胶体分散系统。 它的粒径小的特点 有利于 药物 的吸收，可提高药物的生物利用度 及 稳定性；通过其内核和表面活性剂 的 相互作用， 可以增加 难溶药物的溶解度，具有药物缓释和靶向性能。 ③ 固体脂质纳米粒：近几年发展了一种新型纳米粒子给药系统，即固体脂质纳米粒，其粒径约为 50~1000nm，常以固态的天然或合成的类脂如脂肪酸、脂肪醇等作为亲水性药物的载体。 一般类脂材料的生物相容性能及耐受性能优良，因此固体脂质纳米粒兼具类脂材料及纳米粒的优点，可以做到控制药物释放，或用作靶向定位、静脉注射等。 与纳米 粒相比，固体脂质纳米粒具有更高的载药量，物理化学性能稳定且无毒，在给药载体体系中有广阔的发展前景。 但纳米粒物理不稳定性、活性低且会产生药物损失，为了解决这一难题，研究发现固体脂质纳米球作为载体具有更好的性能。 ④ 纳米胶束：纳米胶束是由两亲性的嵌段共聚物形成的新型纳米载体，是以一种稳金陵科技学院学士学位论文 第一章 绪论 7 定的液相，其外壳具有亲水性，内核具有疏水性，粒径一般为 5~100nm。 通常合成纳米胶束的亲水嵌段常用聚乙二醇、聚氧乙烯等，而常用的疏水嵌段有聚乳酸、聚丙交脂、聚天冬氨酸等。 纳米胶束载药量大，载药范围广，稳定性和生物相容性好，可以 提高生物利用度降低毒副作用，被广泛用于抗癌药物或其他治疗药物载体。 ⑤ 磁性纳米颗粒：当前药物载体的研究热点，有很强的抗肿瘤效果，在 40~45℃ 的条件下，顺磁性或超顺磁性 纳米颗粒 在外加磁场的作用下可有效杀死肿瘤。 研究表明， 将磁性纳米 颗粒 与载体材料相结合， 可以提高 药物 的 靶向性 ，增加疗效。 智能载体 纳米 智能载体 是指在 微纳结构和环境系统设计的基础上，通过光、电、磁等物理外场或材料表界面化学性能等调制，实现应用上操控过程需要的载体的响应、靶向、可逆等功能。 如在低维、有序纳米材料上构筑的药物、蛋白质、 DNA 分子的靶向载体和传感器等。 纳米中药的研究进展 常见的中药复合体系 随着社会 的快速 发展， 人们 生活水平逐步提高，自身的保健意识也 在 逐渐增强， 中药占 全 世界 保健药物乃至抗癌药物中 比例 越来越 大。 中药作为我国传统民族文化的瑰宝，以低廉的价格有效地预防和治疗各种疾病，在我国乃至全世界都备受青睐。 研究表明，天然高分子载体如复合中药组分可更好地发挥中草药的功能性，如添加了三七提取物等的伤口敷料，有助于伤口的快速愈合及疤痕恢复。 台湾学者 BaiShuan Liu和 TsungBin Huang[22]研究 了包覆壳聚糖和中草药提取物的创伤敷料，该敷料上层是大豆蛋白非纺织结构，下层是京尼平交联壳聚糖复合中草药提取物形成的膜。 这种敷料具有很好的机械性能 ， 能够促进上皮细胞生长，方便揭取且不粘连伤口。 中药领域研究中的纳米技术 作为高新技术， 纳米技术自从上个世纪被提出之后，迅速在生物医学、化工、食品 、冶金 等 应用 领域 达到 举足轻重的地位。 很多 研究 表明 ，负载中药 后 的复合敷料更能满足伤口愈合过程中的不同要求。 近年来实现中药现代化的重要发展方向是 将纳米技术应用于中药领域，纳米技术与中药相结合 可以 提高药物的生物利用度 、 增 加 药物靶向性 、 降低药物毒性， 并 拓宽给药途径。 （ 1）抗肿瘤研究领域 近几年纳米技术在抗肿瘤药物领域的研究 工作 主要 还是 集中在中药单 组分的提取合成、机理研究和应用评估上。 喜树碱、紫杉醇、鬼臼毒素 等都是从植物中提取的药物，具有很好的抗肿瘤效果，目前应用在临床治疗中。 很多学者对 喜树碱 的抗癌领域都做了研究， 发现它能有效抑制胃癌、大肠癌、肝癌、肺癌、胰腺癌等的细胞扩散 ，研究发现通过抑制 DNA 拓扑异构酶可以增金陵科技学院学士学位论文 第一章 绪论 8 强喜树碱的抗癌作用。 新型 天然 抗肿瘤药物紫杉醇 有非常独特的化学结构和作用机理，可用来 抑制微管蛋白活性，阻碍纺锤 丝的形成 、 抑制肿瘤细胞的分裂直至细胞死亡，具有优异的抗癌效果。 目前在治疗乳腺癌、食管癌、鼻咽癌等都取得了很好的效果。 （ 2）抗感染研究领域 中药组分具有复杂性和多样性， 因此 将纳米技术 与 中药 进行结合时 ， 需 考虑 不同药物的物理化学及生物医用特性。 在临床治疗感染性疾病 方面 ， 通过纳米技术将中药制成 中药合剂、颗粒剂、胶囊剂、注射剂等 ，可以大大提高中药的利用度。 从黄柏、黄连等植物中提取加工制成 的 黄连素 可作为抑菌剂 在清热解毒、治疗感染疾病 等方面 有广阔的 应用 前景。 而姜黄素、黄芪、山奈酚，也被逐步引入该应用领域，具有良好的抗 菌性。 本论文的研究目的及方法 研究目的 理想的 创伤敷料 应该具有 吸收伤口渗液 、 防止细菌感染 、 减少疤痕形成， 以及 预防二次损伤 等的医用 性能，但在控制创面感染 等临床 方面仍存在很多问题， 如药物效能低下、敷料系统及结构缺陷致使需要 经常更换会加剧患者痛苦 、长期使用出现抗药性等。 以开发新型医用敷料为研究目标， 本课题将具有消炎、止血等 功能的天然高分子壳聚糖衍生物与 具有高效、广谱抗菌作用的纳米银 复合；壳聚糖分子羧基化后，与温敏性高分子单体 NIPAM 聚合，得到 具有良好生物相容性、抗菌消炎性的新型抗菌生物复合膜。 基于以上研究目标， 本论文对实验方案进行设计，将复合膜与载药后的纳米凝胶进行组装，合成的纳米中药复合医用敷料兼具止血、抗菌、消炎、温敏等多种功效，设计结构如图 所示： 1234 图 自组装复合敷料结构图 图中 1 层为高分子保护层， 2 层为 Ag/CMCS/PNIPAM 复合膜， 3 层为载药水凝胶复合膜， 4 层为无纺布衬膜。 研究方法 具体研究方法包括： 第一步用紫外辐照法还原制备纳米银 /羧化壳聚糖复合粒子 ，得到三组分凝胶复合膜： （ 1） 对壳聚糖进行化学 衍生化，制备壳聚糖衍生物，改善壳聚糖脆性、优化其水溶性。 金陵科技学院学士学位论文 第一章 绪论 9 （ 2）通过 紫外辐照法在羧化壳聚糖上进行纳米银粒子负载实验，得到壳聚糖基纳米复合敷料。 （ 3） 选择 NIPAM 作为高分子单体，通过微波及超声技术与壳聚糖进行接枝共聚合成，得到壳聚糖基聚合物，并对该材料进行表征分析。 第二步采用化学还原法将纳米银复合到聚合物网络结构中，得到三组分复合膜并进行载 药 及 缓 释 性 能 分 析 ： （ 1）由 CS 和单体 NIPAM 进行聚合反应，采用无皂乳液聚合 (SFEP)法合成了CS/PNIPAM 基微凝胶。 （ 2）采用化学还原法合成 Ag/CS/PNIPAM 基微凝胶，并对该材料进行表征分析。 （ 3）通过 溶胀方法将 Kaempferol 负载到 凝胶 上。 （ 4） 根据 Kaempferol 最大吸收峰的位置绘制药物浓度标准曲线，进行缓释 性 分析。 金陵科技学院学士学位论文 第二章 Ag/Chitosan/PNIPAM 复合 膜 的制备与性能表征 10 2 Ag/CMCS 纳米粒子及 Ag/CMCS/PNIPAM 复合 膜 的制备与性能表征 引言 早在一个世纪之前， 银 就用作 抗菌剂 在日常生活中得到应用 ，但过量摄入单质银会产生毒性。 纳米粒子具有小尺寸效应、量子效应、表面效应等，通过纳米技术将单质银制成纳米银颗粒，不但具有高效抗菌性，且安全性好，细菌不会对其产生耐药性 和抗 药性 ，更有利于伤口愈合。 纳米银颗粒越小，对细胞毒性、炎症、遗传毒性的抑制作用越好 [23]。 随着纳米银敷料对各种细菌、真菌、病毒都有长效抑制作用，将纳米银添加到敷料中已经成为研究热点。 研究证明负载纳米银的复合材料可望作为一种新型的医用敷料用于临床治疗。 壳聚糖是一种具有多种优异性能的天然碱性多糖，作为基体复合纳米粒子制备功能型医用敷料至今备受青睐。 本论文通过紫外辐射交联的方法将纳米银粒子与改性后的壳聚糖的聚合得到壳聚糖基纳米复合材料，有望在生物医学领域得到广泛应用。 本章 通过物理方法合成 Ag/CMCS 复合粒子 ，再 接枝共聚 NIPAM 形成 温敏水凝胶， 制备具有抗菌作用的温敏型水凝胶复合膜。 实验部分 实验药品及仪器 金陵科技学院学士学位论文 第二章 Ag/Chitosan/PNIPAM 复合 膜 的制备与性能表征 11 实验过程 （ 1） Ag/CMCS 复合粒 子 的制备 羧 甲 基 壳 聚 糖（ C M C S ）硝 酸 银（ A g N O3）银 纳 米 粒。