摘 要

在水凝胶的临床应用中，降解性能是药物的可控释放体系的一个重要指标，其中对氧化还原刺激产生的应答可以应用在药物可控释放体系中。本文描述了一种基于氧化还原敏感的可生物降解水凝胶的制备，该水凝胶的降解性能良好。为了检验所得产物，本文通过核磁共振氢谱和质谱对树状大分子材料进行了分析，并拍摄了扫描电子显微镜图像显示水凝胶内部三维网状结构。文章还对水凝胶的降解能力进行了测试，如水凝胶在不同的pH下的降解率、有无还原性物质时的降解率等。结果表明在模拟肿瘤组织的pH和还原性物质浓度时，水凝胶具有良好的降解性能，降解速率较好。

关键词：水凝胶 氧化还原敏感 可生物降解

The Synthesis and Characterization of Redox-Sensitive Biodegradable Hydrogels

Abstract

In clinical application, the degradation property is an important index of controlled drug release system, and the response to redox-sensitive could be applied to controlled drug release system. In this paper, the synthesis of a hydrogel based on redox-sensitive and biodegradable was described, and the performance of degradation property of the hydrogel was well. In order to test the products, the article analyzes the dendrimers’ structure through HNMR, and takes SEM images to show the inner 3D-network structure of the hydrogel. And a test of the hydrogel will also be showed to see its degradable ability, for example, the degradation rate under different pH and the degradation rate under whether it contains reducing substances. Result shows that the degradation performance and degradation rate were well when pH and concentration of reducing substance were approximate to tumor tissues.

Keywords: Hydrogel; Redox-sensitive; Biodegradable

目 录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 水凝胶的基本性质 1

1.3 智能水凝胶 1

1.3.1 温度敏感型水凝胶 1

1.3.2 pH敏感型水凝胶 2

1.3.3 氧化还原敏感型水凝胶 2

1.3.4 多重刺激敏感型水凝胶 2

1.4 透明质酸赖氨酸智能水凝胶 3

1.4.1 OAS为核赖氨酸为分支的肽类树状大分子 3

1.4.2巯基/二硫键 3

1.4.3 透明质酸 3

1.5 智能水凝胶的应用 3

1.5.1 水凝胶在组织工程中的应用 4

1.4.2 水凝胶在药物可控释放体系中的应用 4

1.6 水凝胶的发展前景与展望 4

第二章 基于氧化还原敏感的可生物降解的水凝胶的制备与表征 5

2.1 水凝胶的制备 5

2.1.1 实验思路 5

2.1.2 实验仪器与药品 5

2.1.3 POSS核的制备 6

2.1.4 POSS为核赖氨酸为分支单元的一代树状大分子的合成 6

2.1.5 OAS-G1 (Lys)-Boc脱Boc保护 7

2.1.6 二代树状大分子的合成 8

2.1.7 二硫键交联 9

2.1.7材料的核磁质谱表征 9

1.OAS的表征 9

2.第一代赖氨酸树状大分子的表征 10

3.第二代赖氨酸树状大分子的表征 11

4.DSP交联的第二代赖氨酸树状大分子的表征 12

2.1.8 水凝胶的合成 13

2.2 水凝胶的降解实验 13

第三章 实验结果与讨论 14

3.1 降解速率曲线 14

3.2 与氧化透明质酸成胶的DSP交联第二代赖氨酸树状大分子的扫描电镜照片 16

第四章 结论和展望 20

参考文献 21

第一章 绪论

1.1 引言

早期关于水凝胶的研究主要集中在原料合成及制备方法的探索上。随着实际应用中需求的不断提高，在结构及性能方面，传统的水凝胶已经不能够适应实际应用，比如，力学性能不高、应用不够灵活、降解不易控制等问题，限制了水凝胶在临床上的应用。在随后的研究中，研究人员不断发现水凝胶具有可调节的物理化学性能，而且通过改变原料、改善制备方法等，可以制备出性能更加优良的新型水凝胶。因此，水凝胶的应用领域迅速扩大，尤其是在生物医用领域。目前，水凝胶作为一种备受期望的生物医用材料已经被广泛地应用在医疗领域的多个方面，例如在细胞封装和药物递送方面的运用。

1.2 水凝胶的基本性质

水凝胶（hydrogel），是以水为分散介质的凝胶，是一种亲水的、具有三维网状结构的高分子。

根据水凝胶对外界刺激的响应情况可分为传统水凝胶和环境敏感型水凝胶两大类。传统的水凝胶对于环境的变化，例如，温度、pH的变化无响应，因此目前不是主要研究方向。而环境敏感型水凝胶是指通过对外界环境（如温度^[1]、pH^[2]、光^[3]、氧化还原^[4]、磁场^[5]）微小变化的响应，产生相应的物理结构和化学性质变化甚至突变的一类高分子凝胶。此类水凝胶因为其在相应刺激的过程中明显的溶胀行为变化，或发生溶胶 - 凝胶相转变，而备受关注。利用这种刺激响应特性可将其用做传感器、药物可控释放开关等。

1.3 智能水凝胶

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