PEGDA水凝胶的制备及其溶胀性和药物释放的研究应用.doc

PEGDA水凝胶制备及其溶胀性和药物释放研究【摘要】本文使用已除水除杂有机物PEG和丙烯酰氯在三乙胺催化条件下制备得到聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA），并通过葡聚糖凝胶柱分离不同分子量PEGDA。然后运用制备分子量相似PEGDA配备成不同浓度PEGDA溶液，在UV光照射条件下发生交联反映制备得到具有不同浓度PEGDAPEGDA水凝胶。在实验中，使用了红外光谱对聚乙二醇（PEG）化学构造进行分析，并且使用核磁共振对聚乙二醇（PEG）和聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）进行表征，同步讨论了PEGDA水凝胶吸水能力（溶胀率）、药物释放能力（以罗丹明释放为例）等凝胶性能。研究发现，PEGDA水凝胶溶胀率与时间呈正有关关系，以罗丹明为例药物释放，水凝胶与释放时间也息息有关，并且用于制备水凝胶PEGDA溶液浓度对其溶胀率、药物释放量等材料功能也有密切联系。实验成果表白通过调节制备水凝胶PEGDA溶液浓度，可以实现对PEGDA水凝胶性能调节，这将有助于在后来实验中，在生物材料应用中设计适当性能水凝胶。核心词：聚乙二醇（PEG）、聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）、水凝胶、溶胀、释放水凝胶类物质由于具备良好吸水性、黏弹性以及与人体组织相近力学性能，近些年来广泛地运用于组织工程等领域，水凝胶作为组织工程支架，可以起到细胞载体作用，容许营养物质互换与代谢产物排出，同步可以起到力学支撑作用[1]。水凝胶可分为天然材料与人工材料天然材料，虽然具备与人体组织相似或相近化学成分，但由于非共价键交联，植入后在组织环境中存在着不稳定性。本实验中PEGDA水凝胶相对于PEG水凝胶具备更良好性质，通过化学交联后PEGDA将会更稳定。由于分子链具备较好柔性和适当极性，并且能与丙烯酸系树脂较好相容，在光固化体系中用作活性交联稀释剂时，可以克服小分子多官能团单体因柔性不佳导致固化膜较脆缺陷，因而是一类性能优良双官能团齐聚物[2]。实验原料与设备药物：二氯甲烷、氢化钙、氘代氯仿、甲苯、聚乙二醇（PEG）、乙醚、三乙胺、丙烯酰氯、罗丹明设备：电子天平、电热真空干燥箱、冰箱、液相色谱仪、红外光谱仪、核磁共振氢谱仪、UV发生器。实验环节二氯甲烷及PEG纯化及检测搭建冷凝回流装置，迅速在烧瓶中加入2g氢化钙粉末，在烧瓶中加入200mL二氯甲烷，开始加热至二氯甲烷沸腾（39.8℃），加热过程需缓慢避免液体激烈沸腾，待体系稳定后，维持回流2-3小时，停止加热，待体系冷却后，将二氯甲烷转移到容器中，并加适量氢化钙粉末密封保存。搭建冷凝回流装置，将50gPEG溶解于约200mL甲苯中开始加热体系至沸腾，待馏分浮现后，观测所收集馏分特性待馏分完全澄清后（约50-80mL），停止加热待体系冷却后，将体系密封保存运用移液枪吸取少量溶液(500μL)，加入5mL乙醚，收取PEG沉淀，放入70℃烘箱中干燥过夜，保存。红外检测取少量干燥后PEG固体样品与KBr研磨后压成片，采用红外光谱仪进行测试。核磁共振运用吸液枪抽取少量PEG溶液稀释至氘代氯仿中，加入核磁管中，放入NMR测试。聚乙二醇PEG表面修饰成PEGDA将25gPEG溶解于250ml甲苯中，共沸除水，蒸出约50-100mL甲苯。在氮气保护下，将体系冷却至室温。加入无水二氯甲烷至体系澄清，约50mL。逐滴加入1.5mL三乙胺，后再加入1.02mL丙烯酰氯。体系升温加热，在氮气保护下共沸回流，过夜。将反映产物冷却至室温，倒入约1L乙醚中，沉淀，过滤，收集沉淀产物。重新将沉淀溶解于适量二氯甲烷中，再次用乙醚沉淀，收集沉淀产物。在真空烘箱将样品干燥。样品保存于-20℃冰箱，待后续提纯及检测。PEGDA分离及检测先用滤器过滤样品（除菌），然后清洗，保持凝胶浸润在液体中，当液面降到一定限度时即停住。上样时（加样尖嘴贴壁），样品浓度尽量浓，此处浓度为20%。打开活塞，当液面到临界值时，停住，贴壁加水至1cm。流到一定限度时（约55ml），每25mL，接一次液，记录每管液体流出体积。红外光谱取少量干燥后PEGDA固体样品与KBr研磨后压成片，采用红外光谱仪进行测试。核磁共振分别运用吸液枪抽取少量烘干PEGDA溶液和经纯化冷冻干燥后PEGD溶液稀释至氘代氯仿中，加入核磁管中，放入NMR测试。PEGDA水凝胶制备及检测配备1ml一定浓度PEGDA溶液(26%，27%，28%，29%，30%)(含引起剂)，在UV光照下(10min)，0.2mlPEGDA溶液在磨具中成凝胶(3个平行样)。溶胀率先将培养皿标记，记录其重量W1，移入凝胶，记录其重量W2，然后加入去离子水，将凝胶浸没，在时间点5，10，20，40，60min时，将培养皿中水移除，轻擦干凝胶上游离水，记录其重量W3。溶胀率为：(W3-W2)/(W2-W1)，取平均值，绘制溶胀率随时间变化曲线。药物释放先将