生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的研究進(jìn)展

朱韻

摘 要：隨著我國科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，原位形式的水凝膠相關(guān)研越來越成熟，利用PH值、溫度、離子濃度等刺激，使原位誘導(dǎo)凝膠化轉(zhuǎn)變，一般情況下，溫敏性凝膠體系具有疏水-親水兩親性平衡的特點(diǎn)，只通過轉(zhuǎn)變環(huán)境溫度就能夠誘導(dǎo)凝膠化轉(zhuǎn)變，不需要利用有機(jī)溶劑、偶聯(lián)劑等外界刺激。

關(guān)鍵詞：生物可降解;溫敏性;水凝膠;研究

引言：

敏性物理交聯(lián)水凝膠是一種具有水溶性特點(diǎn)的聚合物，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，能夠改變其體積、尺寸以及親水-疏水性。從而誘導(dǎo)其產(chǎn)生凝膠化轉(zhuǎn)變，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于使其發(fā)生凝膠化轉(zhuǎn)變的溫度，與人體生理溫度尤為接近，因此，引發(fā)了世界范圍內(nèi)大量學(xué)者和專家的研究，本文在相關(guān)學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)相關(guān)人員提供參考和借鑒。

一、生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的概念

溫敏性物理交聯(lián)水凝膠能夠隨著溫度變化產(chǎn)生提及、尺寸以及親水性變化，從而發(fā)生凝膠化轉(zhuǎn)變，近年來，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)學(xué)者和專家對(duì)其進(jìn)行了深入的研究和探討。結(jié)合相關(guān)研究表明，溫敏性物理交聯(lián)水凝膠在發(fā)生凝膠變化這一過程中，并未產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，其凝膠化過程中分子鏈間的鉸鏈?zhǔn)且环N物理變化。與原位形式的水凝膠產(chǎn)生化學(xué)反映相比，溫敏性物理交聯(lián)水凝膠不需要通過有機(jī)溶劑、偶聯(lián)劑等外界刺激[1]，只通過環(huán)境溫度改變就能夠發(fā)生變相，因此，結(jié)合其未來發(fā)展可以看出，溫敏性物理交聯(lián)水凝膠在活性細(xì)胞封裝、組織修復(fù)工程等相關(guān)領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。

一般情況下，生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠是一種兩親性共聚物，主要包括生無可降解的疏水性鏈段和親水性鏈段組成，其中疏水在變化過程中相互作用，能夠使BTPCH疏親水處于平衡狀態(tài)，如果可降解的疏水性鏈段較長，此時(shí)BTPCH不能溶于水。而如果可降解的親水性鏈段較長，BTPCH升溫過程中不會(huì)發(fā)生凝膠化現(xiàn)象，可降解的疏水性鏈段包括多肽、殼聚糖等聚合物。可降解的親水性鏈段擺闊聚乙二醇、聚氧化乙烯等聚合物，并且可降解的親水性鏈段末端的OH能夠被其他的官能團(tuán)代替。其中聚乙二醇又分為線型結(jié)構(gòu)和支化結(jié)構(gòu)，通過嵌段共聚方式或者利用接枝共聚方式，能夠制備出多枝化、多嵌段等多樣性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共聚物體系。

二、BPCTH二嵌段體系

自20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國家相關(guān)研究人員就針對(duì)聚乙二醇嵌段共聚以及接枝共聚方式制備出的二嵌段體系展開了深入研究，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，利用單端羥基的聚乙二醇引發(fā)L-丙交脂的開環(huán)聚合，從而形成PEG-B-PLLA二嵌段BPCTH。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度產(chǎn)生升高變化時(shí)，PEG-B-PLLA逐漸向凝膠化趨勢(shì)發(fā)生變化，此時(shí)，利用調(diào)控嵌段共聚物的工具組成，能夠使PEG-B-PLLA的Ygel發(fā)生變化，而針對(duì)同樣聚乙二醇嵌段長度的PEG-B-PLLA共聚物，會(huì)隨著PLLA鏈段長度的演唱逐漸增大，此時(shí)，臨界凝膠的濃度會(huì)相應(yīng)降低，并且凝膠化窗口會(huì)隨之增寬。如果PLLA嵌段長度相同[2]，PEG-B-PLLA共聚物會(huì)隨著聚乙二醇的長度發(fā)生變化，同時(shí)CGC會(huì)逐漸升高，并且凝膠化窗口會(huì)越來越窄，另外，二嵌段BPCTH體系還有PEG-B-PCl以及

PEG-B-PLGA兩種，通過實(shí)驗(yàn)表明，這兩種BPCTH二嵌段體系會(huì)隨著溫度的升高產(chǎn)生凝膠化變化，其自身存在一定的限制因素，不能廣泛應(yīng)用到生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

三、BPCTH三嵌段體系

BPCTH三嵌段體系有分為B-A-B體系和A-B-A體系，具體可以從以下兩個(gè)方面分析：

第一，B-A-B體系。國外相關(guān)研究人員利用利用兩步開環(huán)聚合法制備了PEG-PLLA-PEG嵌段共聚物BPCTH，并進(jìn)行了相關(guān)研究，首先，將單端羥基的聚乙二醇作為引發(fā)劑。形成了PEG-B-PLLA二嵌段共聚物。另外，又利用二異氰酸酯作為偶聯(lián)劑，形成了PEG-PLLA-PEG三嵌段共聚物。實(shí)驗(yàn)表明，將聚合物放置在50℃的水中會(huì)形成溶膠狀，隨時(shí)間推移，水溫逐漸下降，越35℃左右時(shí)，聚合物開始產(chǎn)生凝膠變化。另外，Ygel和共聚物的組成息息相關(guān)，PLLA增長時(shí)也會(huì)隨之升高。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，后續(xù)相關(guān)人員又在原油研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了全新實(shí)驗(yàn)，并利用鋅粉替代了含有量毒性細(xì)胞的辛酸亞西作為催化劑，同時(shí)將乙二烯氯替代了水解難度較大的HMDI偶聯(lián)氨酯鍵最為偶聯(lián)劑，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)水溫升至35℃時(shí)，PEG-PLLA-PEG發(fā)生凝膠-溶膠變化。由此可見，PEG-PLLA-PEG三嵌段BPCTH會(huì)隨著溫度升高發(fā)生凝膠化準(zhǔn)變，在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。相關(guān)研究人員后通過改變疏水嵌段的種類合成了PEG-PLGA-PEG三嵌段BPCTH，并在研究中表明，隨著溫度的不斷升高，共聚物會(huì)產(chǎn)生溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變，其主要原理是[3]，溫度在升高過程中，膠束核減的疏水能夠產(chǎn)生相互作用，并且隨溫度升高不斷增強(qiáng)，促進(jìn)宏觀的液與液之間相分離。此時(shí)，聚乙二醇、PL-CA嵌段的共聚組成，能夠直接影響PEG-PLLA-PEG凝膠化現(xiàn)象，除此之外，在溶液中添加NaCL或者游離的聚乙二醇，也能夠直接影響PEG-PLLA-PEG凝膠化現(xiàn)象。充分說明，PEG-PLLA-PEG能夠作為藥物載體，在生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。

A-B-A體系，相對(duì)于B-A-B體系而言，A-B-A體系不需要進(jìn)行偶聯(lián)步驟，并且通過實(shí)驗(yàn)表明，其凝膠窗口更寬、凝膠模量更大。其原理在于，A-B-A體系含有兩種疏水嵌段，在凝膠化過程中，兩個(gè)疏水體系可以在不同的膠束之間形成架橋從而產(chǎn)生教書網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而上文提到了B-A-B體系只能利用疏水互相作用形成常規(guī)膠束。相關(guān)人員通過合成不同基團(tuán)封端的PLGA-PEG-PLGA進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)中物理凝膠化行為是一種較為明顯的端基效應(yīng)。在溫度達(dá)到25℃時(shí)，羥基封端的PLGA-PEG-PLGA程溶膠狀態(tài)，與其相對(duì)應(yīng)的乙酸酯封端PLGA-PEG-PLGA和丙酸酯封端PLGA-PEG-PLGA會(huì)發(fā)生溶膠-凝膠變化，與此同時(shí)，正丁酸酯封端的PLGA-PEG-PLGA會(huì)在水中產(chǎn)生沉淀[4]。

結(jié)語：

生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下，其應(yīng)用范圍也越來越廣泛，尤其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，不僅能夠作為藥物緩釋以及輸送的主體，也可以作為組織再生的支架材料。因此，本文針對(duì)生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供參考和借鑒，進(jìn)一步深入挖掘其價(jià)值和作用，為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍奠定良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)：

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[2]孫姣霞，羅彥鳳，屈晟.可生物降解智能水凝膠的研究進(jìn)展[J].功能材料，2007，38（A05）：1895-1898.

[3]彭輝，羅彥鳳，孫姣霞，吳進(jìn)川.新型可生物降解兩性pH敏感水凝膠的制備與性能研究[J].材料導(dǎo)報(bào)，2010（14）：52-55.

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