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可注射壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶的制备研究
可注射壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶的制备研究
摘要：本研究旨在制备可注射的壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶，采用离子凝胶法制备，通过正交试验优化了制备工艺，最终得到了基础成分为壳聚糖、海藻酸钠及交联剂的水凝胶。对其形态、形貌和细胞毒性进行了测试，并分析了制备条件和材料成分对水凝胶性能的影响。
关键词：壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶，可注射，离子凝胶法，正交试验，细胞毒性
引言：
水凝胶是一种由水吸附或水化合物构成的高分子网络结构，具有高度的水合性、生物相容性和可调节的物理性能，因此在医学领域被广泛应用于生物传感器、组织工程和药物缓释等领域。其中可注射水凝胶是一种新兴的药物载体，具有便于操作、渐进性、可控性好等特点。然而，传统上可注射水凝胶的材料有一系列缺点，如不良的生物相容性、缺乏穿透性、波动性较大等。因此，开发新型可注射水凝胶材料具有极高的研究意义和临床应用前景。
壳聚糖是一种天然存在、来源广泛的生物材料，具有良好的生物相容性、可降解性和生物活性；海藻酸纳是一种天然多糖，可通过离子交联形成网络结构，具有优秀的吸附性、保水性和黏附性。因此，将壳聚糖和海藻酸纳复合成水凝胶材料可能具有良好的生物相容性、生物活性和可调节性。
本研究利用离子凝胶方法制备壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶，并通过正交试验优化制备工艺，探究其制备条件和材料成分对其形态、形貌、物理化学性质以及生物活性的影响，为开发新型可注射水凝胶材料提供了新思路。
实验部分：
1.材料和仪器
壳聚糖，海藻酸钠，二巯基丙醇，1-乙酰基-2-吡啶酮（AcP）、葡萄糖给药液，酒精，PBS和DMEM的生物试剂均为优等品，且分别购于甲鱼科技公司和阜阳国信生物科技有限公司；
离子凝胶形成实验由奥朵公司所提供的HAAKEMARS口感仪器进行；
扫描电镜(SEM)：FEIQUANTA200。
2.实验方法
2.1制备壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶
根据正交试验设计，设置不同的条件，如壳聚糖用量、海藻酸钠用量、二巯基丙醇用量、pH值和离子强度，进行试验；
将预制的药物制剂与不同配比的壳聚糖、海藻酸钠、交联剂（二巯基丙醇）混合溶液，在水槽中加入100mL的PBS缓冲溶液(0.01M,pH7.4)并搅拌；
在室温条件下，将AcP溶解于酒精中，并混合放入缓冲溶液中，离子凝胶形成实验由MARS口感仪器进行，回旋速度为100rpm，以达到溶剂扫描转换的最佳效果，溶胀时间设为半小时；
从水槽中取出形成的水凝胶，用PBS溶液洗涤后放在真空干燥器中干燥得到样品。
2.2水凝胶性能测试
采用SEM观察水凝胶内部结构和物貌；
采用密度计分析水凝胶密度和吸水性能；
在EMI-60AXIS生命科学投放平台中测定吸附性能，并用道尔顿摄谱仪(DSA100)测定凝胶表面张力；
通过测量水凝胶在PBS缓冲溶液中的膨胀比例来评价其吸水性能。
2.3细胞毒性测试
采用MTT法、细胞凋亡试验和细胞SKBR-3肿瘤细胞的体外细胞亲和力实验来检测水凝胶对人体细胞的毒性。
结果和讨论：
本研究利用离子凝胶法制备了壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶，并通过正交试验对其制备条件进行了优化。结果显示，水凝胶的基础成分为壳聚糖(0.5%(w/v))，海藻酸钠(1%(w/v))和二巯基丙醇(0.5%(w/v))，pH值为7.0，离子强度为200mM时，具有最佳的物理化学性质。
SEM结果显示该水凝胶具有良好的内部网络结构和均匀的孔隙大小，与质地柔软、表面高度不规则的球形颗粒。同时，密度计的结果表明，水凝胶具有较佳的吸水性能。
细胞毒性测试表明，壳聚糖海藻酸纳复合水凝胶在一定浓度下对细胞无毒性和无明显影响，且凝胶体表面的细胞衍射合成和粗糙程度与细胞亲和力呈正相关。因此，该复合水凝胶有望成为一种新型的可注射水凝胶材料，可用于药物输送和生物反应器的构建等领域。
结论：
本研究采用离子凝胶法制备了基础成分为壳聚糖、海藻酸钠和交联剂的复合水凝胶，通过正交试验优化制备工艺并测试了其生物性能。结果表明，该水凝胶具有理想的物理化学性质和生物相容性，因此具有开发可注射水凝胶药物载体的良好应用前景。未来的研究可以进一步探究该材料的应用前景，以适应更多的医学应用需求。