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pH值响应性透明质酸纳米粒的制备及作为阿霉素载体的研究武敬亮;刘晨光;黄振华;林维平;王晓蕾;魏文浩【摘要】Polymeric nanoparticles were constructed from hyaluronic acid (HA) and histone (His) as a tumor pH-responsitive anticancer drug carrier. As pH decreased from 7. 4 to 5. 5, the particle size increased from 230 to 780 nm, absolute zeta potential increased, and in vitro DOX release increased. DOX-loaded nanoparticles (< 300nm) showed higher cytotoxicity to MCF-7 cells. Cell uptake studies indicate that DOX uptake might be taken place by two ways: endocytosis mediated by HA receptor and uptake of DOX released from DOX-loaded nanoparticles. Consequently, the findings indicate that His-HA nanoparticles are pH-responsive and show a promising application as a doxorubicin carrier.%通过化学交联法合成组氨酸修饰透明质酸耦合物(His-HA),制备载阿霉素纳米粒,分析其pH值响应性和抗肿瘤特征.研究显示,随着pH值的降低(7.4～5.5),纳米粒的粒径增大(230～780nm),zeta电位升高,载药纳米粒的体外释放量增加.细胞毒性实验显示粒径＜300nm的载药纳米粒具更高的毒性.细胞摄入实验表明,阿霉素通过受体介导的胞吞和载药纳米粒的胞外释放两种途径被细胞摄入.以上研究显示组氨酸修饰透明质酸纳米粒具有显著的pH值响应性,具备作为阿霉素药物载体的应用前景.【期刊名称】《功能材料》【年(卷),期】2012(043)012【总页数】4页(P1654-1657)【关键词】pH值响应性;透明质酸;组氨酸;纳米粒【作者】武敬亮;刘晨光;黄振华;林维平;王晓蕾;魏文浩【作者单位】中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003;潍坊医学院药学与生物科学学院,山东潍坊261053;中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003;中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003;潍坊医学院药学与生物科学学院,山东潍坊261053;中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003;中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003【正文语种】中文【中图分类】TQ050.4透明质酸（hyaluronic acid，HA）在体内广泛存在，是一种呈线性带负电的糖胺聚糖，由重复的双糖单位葡糖醛酸与N－乙酰葡糖胺通过β－1，3或1，4糖苷键连接而成。
pH-响应纳米药物载体的设计与合成的开题报告
一、背景介绍
随着纳米技术的不断发展，pH-响应性纳米药物载体已经成为目前研究的一个热点领域。
pH-响应性纳米药物载体能够根据溶液pH值的变化
和疾病的微环境变化来释放药物，从而提高药物的针对性和治疗效果，
减少副作用和毒性。
二、研究目的
本课题旨在设计和合成一种pH-响应性纳米药物载体，通过调节其
化学结构和物理特性来实现精准的pH-响应性，从而提高药物的治疗效果。
三、研究方法
1.设计合成一种可控释放药物的pH-响应性纳米药物载体。
具体包括使用某种具有pH-依赖性聚合物等作为主体骨架，并添加一些响应pH变化的分子或基团，如酸、碱敏感基团等。
2.通过表征技术，如核磁共振氢谱（NMR）、傅里叶变换红外光谱（FTIR）、超高分辨率质谱（HRMS）等来确认纳米药物载体的结构、组成和性质。
3.评价纳米药物载体的pH-响应性，包括在不同pH值下的药物释放和稳定性，比较其与传统药物载体的优劣。
四、预期结果
通过本研究，预计可以设计合成一种具有可控释放药物的pH-响应
性纳米药物载体，并评价其性质和稳定性。
该纳米药物载体将有望应用
于疾病诊断和治疗，提高治疗效果和患者的生存质量。
明胶包覆的pH响应性纳米载体的构建及其药物控释行为研究刘付丽;任向华;孙宗招;王桦【摘要】pH响应性药物释放体系的构建对于疾病的靶向诊疗具有重要意义.特别是,以pH响应性纳米载体材料为封堵装置封装药物,构建pH响应性药物释放体系的研究已成为热点.该文以天然无毒的明胶(Gel)为封堵剂、以介孔HFe3O4为载体,构建了一种pH刺激响应性药物输送体系,用以封装盐酸阿霉素(DOX)药物,并对其体外pH刺激响应性药物释放行为进行了系统考察.结果表明,DOX@HFe3O4@Gel纳米体系能够借助pH刺激响应性实现DOX药物的可控释放,可望应用于具有特殊微环境的疾病靶向治疗.【期刊名称】《化学传感器》【年(卷),期】2018(038)004【总页数】5页(P42-46)【关键词】明胶;介孔四氧化三铁;纳米载体;pH刺激响应;药物控释【作者】刘付丽;任向华;孙宗招;王桦【作者单位】曲阜师范大学化学与化工学院,日照市海洋医药与材料应用技术重点实验室,山东曲阜,273165;曲阜师范大学化学与化工学院,日照市海洋医药与材料应用技术重点实验室,山东曲阜,273165;济宁市功能材料与监测器件工程技术中心,山东三生新材料科技有限公司,山东济宁,272000;曲阜师范大学化学与化工学院,日照市海洋医药与材料应用技术重点实验室,山东曲阜,273165;济宁市功能材料与监测器件工程技术中心,山东三生新材料科技有限公司,山东济宁,272000【正文语种】中文0 引言具有pH刺激响应性纳米载体因具有提高药物治疗效率、减少药物不良副作用的特点，近年来已成为人们研究的热点[1]。
尽管在过去的十年中刺激响应性纳米载体的发展取得了重大的进步，但pH响应性不敏感、生物相容性差、制备繁琐及封堵剂具有潜在毒性等问题限制了它们的实际应用[2-3]。
这些限制使得一种基于pH刺激响应性纳米载药体系的开发成为必要，该系统需要具有良好的生物相容性以及pH刺激触发的开/关药物释放（按需释放药物）和理想的治疗监测能力[4-5]。
纳米离子中水相的ph作用
纳米离子中水相的 pH 影响
纳米离子是指粒径在纳米级别的离子，其在溶液中的行为与传统溶解在水中的离子有所不同。
其中，水相的 pH 值对纳米离子的稳定性和性质产生重要影响。
pH 值是衡量溶液酸碱性的指标，其数值在 0 到 14 之间。
pH 值低于 7 表示酸性，高于 7 表示碱性，而 7 表示中性。
在纳米离子的溶液中，pH 值的变化会影响溶液中的水分子的行为和纳米离子的化学性质。
首先，纳米离子的稳定性受 pH 值的影响。
pH 值的变化会影响水相中的离子化程度，从而改变溶液中的电荷平衡。
在特定的 pH 值下，纳米离子的表面电荷会发生变化，进而影响其在溶液中的分散性和稳定性。
这对纳米材料的合成、储存和应用具有重要意义。
其次，pH 值的变化还会影响纳米离子与溶液中其他化合物的相互作用。
水相的 pH 值变化会引起水分子的解离和离子化程度的改变，从而影响与纳米离子相互作用的其他溶质物质的溶解度和反应性。
这对于纳米材料的表面修饰和功能化起到重要的调控作用。
此外，纳米离子的 pH 值依赖性也使其在生物医学领域具有重要应用价值。
许多生理和病理过程与体内 pH 值的变化密切相关。
因此，通过调节纳米离子的 pH 响应性，可以实现针对性地针对特定 pH 值的生物环境释放药物或提供治疗。
总结起来，纳米离子中水相的 pH 值对其稳定性、相互作用和应用具有重要影响。
了解纳米材料在不同 pH 值下的行为，对于纳米科学和纳米技术的发展和应用具有重要意义。
pH值对BaTiO3纳米粉体性能的影响摘要本文研究了溶胶-凝胶过程中不同pH值条件下制得钛酸钡纳米粉的性能，从双电层理论及反应机理分析讨论了pH值对胶体的形成及团聚状态的影响，得到了反应的优化条件(溶液的pH 值应控制在8以上)，制得粒径小、颗粒分布均匀、少团聚的 BaTiO3纳米粉体.关键词钛酸钡，溶胶-凝胶， pH 值分类号TF 123Effect of pH Value on the Property of BaTiO3 Nano PowderLUAN Wei-Ling GAO Lian GUO Jing-Kun( State Key Laboratory of High Performance Ceramics and Superfine Microstructure, Shanghai Institute of Ceramics, Chinese Academy of Sciences Shanghai 200050China)Abstract The property of BaTiO3 nano powder prepared by the sol-gel method at different pH values was investigated. The effect of pH value o n gel formation and aggregates was discussed with double electric layer theory and reaction mechanism. The optimal preparing condition of the powder was proposed (pH8).Key words BaTiO3, sol-gel, pH value1 引言BaTiO3是一种重要的电子陶瓷材料，具有广泛的用途.随着材料科学的发展，要求粉体具有颗粒细、团聚少、组份均匀等特点.传统的BaTiO3粉体制备方法已不能满足现代科技的需要，溶液化学方法正越来越多地用于纳米粉体的制备过程中.溶胶-凝胶法是制备纳米粉体的一种重要方法，这种方法具有反应温度低、操作简单、反应过程易于控制、产物纯度高、粒度分布均匀、细小等优点[1],因此被广泛地应用于制备各种超细粉末的工艺中.溶胶-凝胶法制备粉体是一个复杂的过程，从形成溶胶，颗粒连结成凝胶网络，凝胶干燥，到煅烧的每一阶段均可导致颗粒长大及团聚体的形成，因此对每一阶段都需严格控制.我们在实验过程中考察了溶液的pH值对粉体性能的影响，发现它不仅影响缩聚反应的进行，而且对团聚的形成也起重要的作用.2 实验采用溶胶-凝胶法制备BaTiO3纳米粉体的工艺流程如图1所示[2].溶液的pH值通过滴加硝酸和氨水进行调控.用美国Brookhaven公司生产的Zetaplus电位仪测量溶液的ζ电位.将制得的粉体在煅烧后,用X射线衍射仪分析其相成分，在透射电镜下观察其实际颗粒分布情况.3 结果和讨论实验中考察了三种pH值(pH=4、7、9)条件下的反应情况.在pH=4的样品中不能形成凝胶，得到的是白色沉淀.这种沉淀经600°C煅烧后，做XRD分析(如图2)，发现粉体是四方相BaTiO3，(001)、(002)等晶面的衍射峰都发生了分裂，并且无其它相的衍射峰存在.在透射电镜下(图3)，看到粉体的团聚很严重，大部分颗粒聚集在一起，只有少量游离的单个颗粒.在pH=7时，得到的凝胶较混浊，呈白色.600°C煅烧后粉体也是四方相BaTiO3.透射电镜下观察粉体的颗粒分布，看到粉体部分团聚，其中的团状结构是由许多小晶粒组成.当pH=9时，得到的凝胶是透明的，煅烧后粉体的颗粒极小.粒径分布均匀，极少团聚，XRD分析结果说明粉体是立方相BaTiO3，无衍射峰的分裂现象，这与文献报道[3]的结果一致.图1BaTiO3粉体制备工艺流程图Fig.1Flow sheet for BaTiO3 synthesis of图2 600°C煅烧的BaTiO3粉体X射线衍射谱Fig.2 XRD patterns of BaTiO3 powder after calcined at 600°C图3 不同pH值粉体的TEM照片Fig.3 Micrographs of BaTiO3(a) pH=4, (b) pH=7, (c) pH=9考察粉体的pH值与ζ电位的关系，如图4所示.粉体的等电点在1.7～1.9间.在低于等电点的一端，随pH值的减小,粉体的ζ电位迅速升高；在高于等电点端，ζ电位随pH值的增大缓慢降低，在pH=8以上，ζ电位基本保持不变.溶液的pH值对反应过程和生成物的性能影响很大.由于Ti(OBu)4极易与H2O发生反应，生成Ti(OH)4沉淀.在碱性条件下，羟基与醇钛及水分子相互作用，生成Ti(OH)62-络离子.然后这种钛的阴离子与钡离子发生中和反应，再经聚合生成Ba2+Ti(OH)22-离子.反应方程可表示为：其中钛络离子的生成必须在碱性条件下进行.由此解释了pH值的不同引起粉体性能较大差异的原因.在溶液pH=9时，水解反应由OH-的亲核取代引起，水解速度大于聚合速度，水解比较完全，凝胶的形成主要由缩聚反应机理控制，凝胶结构有序程度好.另外，根据双电层理论[4]，由于偏离等电点，胶粒间的相互排斥势能增加，减小了颗粒间的团聚作用.当pH值减小到7以下，由于缩聚反应速率远大于水解反应，水解由H3O+的亲电机理引起，缩聚反应在水解完全进行前即已开始，得到的是水合二氧化钛，不能形成钛络离子，并且因为靠近等电点，胶粒的团聚程度较高.在中性溶液中，由于水的电离为反应提供了OH-，因而能够得到凝胶骨架.但由于OH-浓度较低，反应中仍然会部分形成水合二氧化钛沉淀，包容在凝胶中，使得凝胶的颜色变白，粉体的性能略差.图4BaTiO3粉体的ζ电位与pH值的关系Fig.43 powder因此，在Sol-Gel反应过程中，应控制溶液pH值在8以上.以获得性能优良的粉体.4 结论采用溶胶-凝胶方法制备BaTiO3纳米粉体的过程中，溶液的pH值对胶体的形成和粉体的粒径、团聚影响较大.pH值在7以下时，不能形成凝胶，粉体强烈团聚.调整pH值为8以上，得到的粉体粒径小、颗粒分布均匀、少团聚.作者单位：中国科学院上海硅酸盐研究所高性能陶瓷与超微结构国家重点实验室上海200050参考文献--27,3 (2): 183--栾伟玲，高濂，郭景坤(LUAN Wei-Ling, et al). 无机材料学报(Journal of Inorganic Materials)， 1998， 13 (4): 457--462，Weamoreland C G. J. Am. Ceram. Soc., 1991, 74 (12): 3100--3111。
明胶基复合水凝胶研究进展刘瑞雪;周腾;樊晓敏;李云秋;冯皓泽【摘要】从明胶的交联改性、与其他高分子共混(包括互穿网络及双网络)和与纳米材料复合三方面对国内外关于明胶基复合水凝胶的力学性能增强与功能化的研究现状进行了综述,指出,相较于物理交联改性,明胶的化学交联改性应用更为广泛,但过多的化学交联剂用量会产生一定的毒性;互穿网络能够结合明胶与其他聚合物网络的性质,而双网络的拓扑结构能够极大地提升明胶基复合水凝胶的力学性能;将不同纳米粒子或具有特殊功能的纳米粒子引入明胶体系中能避免传统化学交联剂产生的毒性,获得具有高拉伸强度的功能化明胶基纳米复合水凝胶.进一步优化设计合成具有与生物组织相适宜的力学强度、生物相容性和组织粘附性的明胶基水凝胶材料,以提高其在复杂环境中的机械性能和刺激响应性能,将会是未来的研究方向.【期刊名称】《轻工学报》【年(卷),期】2018(033)006【总页数】14页(P42-54)【关键词】明胶基复合水凝胶;交联改性;互穿网络;双网络;纳米复合【作者】刘瑞雪;周腾;樊晓敏;李云秋;冯皓泽【作者单位】[1]郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南郑州450001;[1]郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南郑州450001;[1]郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南郑州450001;[1]郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南郑州450001;[1]郑州轻工业学院材料与化学工程学院,河南郑州450001;【正文语种】中文【中图分类】TQ431.30 引言明胶是通过胶原蛋白水解获得的一类变性蛋白质[1]，在生理环境中具有良好的生物学性能，常被用于生物医学领域.其一，明胶具有很高的生物相容性和生物降解性.其二，作为一种变性蛋白质，相较于胶原蛋白，明胶具有更低的抗原性[2].其三，明胶分子链中含有丰富的基因序列，例如调节细胞粘附的精氨酸-甘氨酸-天冬氨酸(RGD)基因序列，将明胶与一些不含有细胞识别位点的聚合物复合，能提升其细胞粘附性能[3].除此之外，明胶分子结构中还含有大量的活性官能团，这使明胶在一定浓度和温度下能够通过分子间氢键相互作用形成凝胶，并且十分容易通过改性、交联、复合等方式形成不同类型的水凝胶.水凝胶是一类特殊的软湿材料，因其与天然细胞外基质的相似性而成为生物医用材料的研究热点.以天然高分子为基体合成的水凝胶能极大地避免人工合成高分子水凝胶的生理毒性.然而与大部分水凝胶类似，明胶基水凝胶存在力学性能弱、分子结构复杂、可控性较差的缺陷.近年来，研究者尝试通过物理改性、化学改性，以形成互穿网络结构、双网络结构和纳米复合等方式，来提升明胶基水凝胶的力学性能.本文拟对以上研究的进展情况进行梳理，并就明胶基复合水凝胶研究中的一些问题进行评述，为高强度功能化明胶基水凝胶材料的开发提供理论基础和方向参考.1 交联改性明胶基水凝胶明胶的改性方法主要可以分为物理交联改性和化学交联改性.物理改性指通过辐射、等离子体、热处理等物理方法使明胶形成交联网络结构.化学改性指在明胶体系中添加一些化学交联剂，通过交联剂的桥接作用使明胶分子链形成交联结构或催化明胶分子链上的基团进行反应，形成自交联的结构.1.1 物理交联改性明胶分子链中存在大量的氢键，使得其自身在一定条件下可以通过物理交联形成凝胶，其传统物理改性主要为辐射交联，即通过高能射线的作用，使明胶分子链间以共价键形式连接起来，达到交联的效果.R.Bhat等[4]将明胶在紫外线下进行照射处理发现，经辐射处理的明胶黏度降低，熔化焓有明显的变化，凝胶强度有显著的改善.并且，在紫外光下处理不同的时间，凝胶强度相应地发生不同的改变：在紫外光下照射30 min,凝胶强度可由之前的177.8 g增至198.1 g;在紫外光下照射60 min，凝胶强度可由之前的177.8 g增至234.0 g.凝胶强度的增加可归因于辐射处理引起的分子链交联.近年来,也有研究者利用等离子体对明胶进行交联改性.电纺明胶纳米纤维是一种有望用于软骨和肌腱修复的天然材料，尽管在水中具有高度溶解性，但难以进行化学交联，这极大地限制了其在软骨组织工程领域的应用.A. Liguori等[5]用等离子体直接处理固态的明胶纤维发现，通过等离子体处理可以诱导明胶形成交联结构，对明胶纳米纤维进行等离子体处理同样可以获得具有交联结构的明胶纳米纤维，且结构稳定性更好，在浸入水溶液之后仍然保留有良好的纤维形态.1.2 化学交联改性明胶的化学交联通常是使用一些具有双官能团或者多官能团的交联剂来达到交联的目的.常用作明胶化学交联剂的有京尼平、戊二醛、碳二亚胺盐酸盐和酶等.M.A.D.Silva等[6]研究了戊二醛交联不同状态的明胶对凝胶强度的影响，通过对比戊二醛交联溶胶状态下的明胶和低温自身形成物理交联网络的固态明胶发现，固态明胶经化学交联后的剪切模量与明胶物理交联网络三股螺旋结构中的残基量密切相关.在低温状态下，明胶分子链中含有大量的缠结三股螺旋结构，形成物理交联网络.这种物理交联网络作为一种模板，能够提升明胶分子链间化学交联效率，促进分子间弹性活性键的形成，进而提升凝胶的剪切模量.当温度升高、明胶转化为溶胶状态时，这种物理网络模板被破坏，分子间化学交联效率降低，其剪切模量相应减小.研究结果表明，在物理交联状态下进行化学交联具有协同增益效果，在低温情况下混合交联制备的明胶水凝胶，其剪切模量比溶胶状态下交联制备的明胶水凝胶高出4～6倍.M.M.Nadzir等[7]研究了京尼平交联剂对明胶水凝胶的孔径和核黄素释放行为的影响.研究发现，相较于未交联的明胶，京尼平用量为0.1%(质量分数)时，凝胶的平均孔径由(3.86±1.02) μm增加到(51.86±13.33) μm，压缩强度得到提升，进一步增加京尼平用量至 0.7%(质量分数)，其压缩强度由7.31 N增加至 47.65 N，但其平均孔径逐渐减小.通过研究该凝胶的溶胀和药物释放行为发现，京尼平用量为0.1%(质量分数)时形成的大孔洞结构有利于更多的核黄素分布在凝胶中.这种能够缓慢持续释放药物的凝胶有望应用于伤口敷料等医用领域.P.L.Thi等[8]首先对明胶进行改性合成了苯酚共轭明胶(phenol conjugated-gelatin polymer，GH polymer),在辣根过氧化物酶(HRP)的作用下，用H2O2对GH polymer进行交联，然后在体系中引入少量酪氨酸酶(Tyr)，将分子中的邻酚转化为具有高度活性的邻醌结构，极大地增强了凝胶与生物基质之间的粘附力，通过特殊的双酶交联方式形成了一种组织粘附性水凝胶.研究其粘附强度发现，在HRP单交联凝胶中引入少量的Tyr对凝胶的胶凝时间和机械强度影响不大，但是能显著提升凝胶的粘附强度.相较于市售的纤维蛋白胶和HRP单酶交联的GH/HRP凝胶，GH/HRP/Tyr双酶交联水凝胶的组织粘附强度(34 kPa)是前两者的2～5倍.相较于物理交联改性，明胶的化学交联改性应用更为广泛，这是因为物理交联改性难以产生均匀稳定的交联结构.但过多化学交联剂用量又会不可避免地产生一定的毒性，因此寻求更有效且低毒性的明胶化学交联改性方式是未来的研究热点.2 明胶基互穿网络水凝胶互穿网络(IPN)结构是两种或两种以上聚合物共混而成的“合金”，其分子链相互贯穿，不同聚合物链之间不存在共价键作用，并且至少一种聚合物分子链以化学键的方式交联[9-11].传统的单网络水凝胶具有力学性能较弱和溶胀行为响应缓慢等缺点，通过构筑多组分的互穿网络结构可以增强明胶基水凝胶的力学性能、加快溶胀/消溶胀响应速率.2.1 明胶与其他天然高分子形成的互穿结构水凝胶明胶作为一种含有大量亲水性基团的天然高分子，易与其他高分子形成IPN结构.大量的天然高分子及其衍生物与一些含有羧基、羟基、酰胺基团、磺酸基等的亲水性合成高分子已被用于合成IPN水凝胶[12].C.Shen等[13]以聚乙二醇二丙烯酸酯(PEGDA)交联的羧基甜菜碱(PCBMA)作为第一网络，京尼平交联的明胶作为第二网络，通过“一锅法”合成了由明胶和羧基甜菜碱(CBMA)组成的IPN水凝胶.相较于单网络的明胶基水凝胶和PCBMA凝胶,IPN水凝胶的机械性能有了显著的提升，其压缩和拉伸断裂应力达到 6.5 MPa 和2.4 MPa(为单网络凝胶的4～20倍)，破坏应变分别超过95%和700%.由于明胶具有优秀的细胞粘附性，合成的IPN水凝胶有利于哺乳动物细胞的附着和增殖，同时由于抗结块性能CBMA的存在，能够减少血小板和微生物的附着.通过调节明胶与CBMA的比例可以得到一系列机械性能不同的IPN水凝胶.J.Wang等[14]通过化学交联明胶和羟丙基纤维素(HPC)合成了一种IPN水凝胶，该水凝胶显示出典型的多孔结构，孔径随着HPC含量的增加而减少.并且由于两种天然高分子网络之间的缠结和互穿，IPN水凝胶表现出优异的机械强度和透光率，其最大拉伸强度和撕裂强度分别达到3.1 MPa和5.2 MPa.通过细胞毒性测试和药物负载能力评估发现，该IPN水凝胶对于成纤细胞无毒性，并且具有良好的药物负载能力和体外释放行为.明胶和壳聚糖是生物医用领域的两种热门材料，Z.S.Shen等[15]采用原位沉淀法制备了一种具有良好机械强度和生物学性能的明胶/壳聚糖水凝胶(见图1).通过调节各组分比例，该水凝胶具有可控的孔隙率和良好的生物可降解性.经优化后，压缩测试结果显示其杨氏模量能达到3.25 MPa,杨氏模量达到2.15 MPa，力学性能与人类软骨相似.循环压缩测试下其具有明显的滞回曲线，压缩韧性约为75.8 J·m-2.体内降解实验结果表明，其在70 d内降解度达到65.9%.除此之外，体外细胞培植实验结果表明,该水凝胶有利于软骨细胞的粘附与增殖.作为一种纯天然高分子复合的可降解高强度水凝胶，其在软骨组织工程领域有潜在的应用价值.Z.Yu等[16]首先用L-半胱氨酸乙酯盐酸盐(Cys)和甲基丙烯酸酐(AMA)修饰透明质酸(HA)，合成透明质酸的衍生物HA-Cys-AMA.利用其与明胶间的交联反应合成了一种HA-Cys-AMA/明胶水凝胶.力学性能测试结果表明，单纯的HA-Cys-AMA/明胶水凝胶机械性能很弱，在该水凝胶中引入软而韧的聚丙烯酰胺(PAAm)形成互穿网络，其力学性能得到很大提升，其压缩强度提升5倍，弹性模量和黏性模量都提高两个数量级.此外，互穿网络水凝胶的微观孔洞更加规则，孔径更小，具有典型的开放三维网络结构.图1 原位沉淀法形成壳聚糖-明胶凝胶过程的示意图[15]Fig.1 Schematic representation of formation process of chitosan-gelatin gel with in situ precipitation method[15]A.Pettignano等[17]通过构建明胶与氧化海藻酸钠的动态共价键，合成了一种自修复生物水凝胶(见图2).对该水凝胶在自愈合过程中的关键影响参数进行研究发现，pH值对受损水凝胶界面的重构具有重要影响：在pH值为1.36的HCl溶液中浸泡后，该水凝胶失去了自修复能力，而在pH值为13的NaOH溶液中浸泡后，该水凝胶仍具有自修复能力，这证实了明胶与氧化海藻酸钠间的席夫碱键对凝胶的自愈合过程有着促进作用.通过优化两者之间的浓度和配比，能够实现最优的自愈合特性.2.2 明胶与合成高分子形成的互穿结构水凝胶相较于天然高分子结构的不可控性，合成高分子具有可设计的特定官能团结构，将明胶与具有特定功能的合成高分子共混，能获得不同结构的明胶基复合水凝胶.Y.Gan等[18]以葡聚糖和明胶为主要网络，聚乙二醇为次要网络，合成了一种可用于髓核再生的IPN增韧水凝胶.通过调整二级网络与一级网络之间的质量比并进行力学性能、细胞相容性等方面的生物学性能测试来优化水凝胶的制备条件，得到了性能良好的水凝胶.当二级网络与一级网络之间的质量比为14时，该水凝胶压缩应变量达到86%，呈现较高的力学性能.在小鼠体内研究的结果表明，该水凝胶有利于髓核细胞增殖与再生.值得一提的是，IPN结构虽然能够改善凝胶的机械性能，但常会导致凝胶内部形成密集的孔洞结构，从而限制凝胶内细胞与细胞之间的相互作用、组织形成和营养交换.因此，在维持IPN水凝胶力学性能的同时提高细胞在凝胶介质中的相互作用是一大难点.J.Zhang等[19]利用明胶和聚乙二醇合成了一种具有大孔洞结构的IPN 水凝胶(见图3)，不同于传统的IPN水凝胶，该水凝胶有着孔径约为80 μm的独特大孔洞结构.研究结果表明，当IPN水凝胶中的明胶含量较低(质量浓度为1%～2.5%)时，网络中无法形成大孔洞结构；当明胶含量继续提升(质量浓度为5%～10%)时，IPN水凝胶中出现了独特的大孔洞结构.IPN结构能够提升水凝胶的力学性能，而大孔洞结构能够明显促进细胞间相互作用和细胞增殖，因此该类水凝胶有望在软骨组织工程领域得到应用.图2 明胶与氧化海藻酸钠在硼砂的存在下通过席夫碱键交联示意图[17]Fig.2 Schematic diagram of gelatin and oxidized sodium alginate crosslinked by Schiff base in the presence of borax[17]T.Miao等[20]使用theta-gel法制备了一种聚乙烯醇(PVA)/明胶(Gelatin)IPN水凝胶.致孔剂聚乙二醇(PEG)的存在，诱导明胶与聚乙烯醇分子链相互作用，获得一种具有大孔结构的theta凝胶,通过与PVA，PVA-PEG和不加入致孔剂的PVA-明胶水凝胶进行对比发现，在致孔剂PEG的作用下，PVA/明胶水凝胶中PVA的结晶度更低，其剪切模量与弹性模量均有所提升.该水凝胶孔径较大(10～50 mm)，具有较好的压缩弹性模量(20～400 kPa)，在软骨再生支架领域有良好的应用前景. 聚乙烯多胺(PPA)的化学结构中存在大量的氨基，是形成氢键的良好供体，但是由于其不溶于水且与其他合成高分子间相互作用较弱，故很少应用于水凝胶的制备.Z.Zhang等[21]将PPA和明胶混合制备了一种具有多功能刺激响应性的明胶/PPA水凝胶，研究结果表明，明胶与PPA之间形成的大量非共价键是水凝胶多功能刺激响应能力的来源，且凝胶的储能模量可以通过控制明胶的质量浓度和分子量来调控.相较于纯明胶，明胶/PPA复合水凝胶具有更好的机械性能和多功能响应性，在智能材料领域有很大的应用潜力.3 明胶基双网络水凝胶双网络(Double network,DN)水凝胶具有由两种不同性质的聚合物形成的互穿网络,第一层为紧密交联的刚而脆的聚电解质网络,第二层为松散交联的软而韧的中性网络，该类水凝胶具有极高的机械强度和韧性,甚至可以与橡胶相媲美.其中,刚而脆的聚电解质网络起到了分散外界应力的作用，为双网络水凝胶提供了“牺牲键”;软而韧的中性聚合物填补于刚性网络中,为双网络水凝胶提供了支架,有助于保持水凝胶的外形[22].双网络水凝胶一般是通过两步自由基聚合法[23]制备的，首先合成紧密交联的第一层聚电解质网络，然后将形成的第一网络水凝胶浸泡在高浓度中性单体溶液中，使第一网络中充斥大量的中性单体和少量交联剂，随后聚合形成松散交联的第二网络.图3 大孔IPN水凝胶与SN(Single network)水凝胶和传统IPN水凝胶对比示意图[19]Fig.3 Schematic representation showing characterization ofmacroporous IPN hydrogels and SN (Single network) compared with traditional IPN hydrogels[19]J.Hou等[24]将明胶作为第一网络，将大分子微球(MMs)稳定的丙烯酰胺和甲基丙烯酸十六酯共聚物作为第二网络，合成了一种大分子微球增强双网络(DN-MMs)水凝胶.MMs作为疏水缔合中心，能够防止双网络凝胶裂缝的进一步发展.此外，动态交疏水链段的解缠可以有效地分散能量并提高水凝胶的机械性能.结果显示，DN-MMs水凝胶表现出优异的机械性能，其断裂应力达到1.48 MPa,断裂应变高达2100%.X.Yan等[25]采用“一锅法”，以明胶作为第一网络，共价键交联的PAAm作为第二网络，设计合成了一种高强度和具有自修复特性的DN水凝胶——明胶/PAAm水凝胶(见图4).经过各组分优化后，明胶/PAAm水凝胶表现出较高的机械性能(E=84 kPa,σf=0.268 MPa，εf=40.69 mm·mm-1，W=6.01 MJ·m-3)和良好的自修复效率(室温下87%的韧性修复)，即使在第二网络中不加入任何交联剂，明胶与PAAm形成的复合水凝胶也具有很高的机械性能和自修复能力.他们认为明胶/PAAm DN水凝胶的能量耗散归因于在承受外力时明胶物理网络的破裂，并且明胶具有可逆的溶胶凝胶转变能力，使得DN水凝胶具有快速的自修复能力.而在第二网络中未添加交联剂也能获得较强机械性能的水凝胶，则是由于明胶分子基团上带有大量的羧基、氨基等活性基团，当引发PAAm聚合时，明胶与PAAm分子链发生了接枝反应，因此该类水凝胶也表现出优异的拉伸性能.需要强调的是，虽然DN水凝胶与IPN水凝胶的合成过程有些类似，但是两者概念完全不同[23].IPN结构通常是用来组合不同材料间的各种性质，例如细胞粘附、吸水性、生物相容性和生物可降解性等[26].而DN水凝胶通过结合两层不同性质网络的模式充分发挥“1+1>2”的能量耗散效果，使水凝胶的力学性能得到很大提升.图4 “一锅法”合成明胶/PAAm双网络水凝胶示意图[25]Fig.4 Schematic representation of formation process of gelatin/PAAm DN hydrogel with “one pot” method[25]4 明胶基纳米复合水凝胶纳米材料(粒径1～100 nm)独特的尺寸效应和界面效应,使其在电子学、光学、机械学、生物学等领域展现出巨大的潜力.纳米复合水凝胶是将纳米尺寸的颗粒分散在水凝胶中形成的复合材料，它不仅保持了纳米材料本身的功能性质,还将纳米材料的刚性、尺寸稳定性和热稳定性与水凝胶的软湿性能相融合,从而明显改善了水凝胶的机械性能和热稳定性[27-29].在水凝胶中可以复合各种纳米颗粒，例如碳基、陶瓷、聚合物、金属纳米颗粒等，以获得具有优异机械性能和特殊功能的纳米复合水凝胶[30].4.1 颗粒状纳米复合水凝胶4.1.1 黏土复合水凝胶 2002年，K.Haraguchi等[28]首次将黏土纳米颗粒掺杂进聚合物基质中合成纳米复合水凝胶，该类水凝胶是通过在黏土颗粒表面进行高产率的原位自由基聚合制备的，其中纳米黏土颗粒充当多功能的物理交联剂，聚合物链通过离子或极性作用连接在其表面，形成独特的有机/无机纳米复合结构，所获得的水凝胶一般具有高透明度和优良的拉伸强度.C.Li等[31]在传统的PAAm/Laponite纳米复合水凝胶中引入明胶分子链，用Laponite纳米黏土粒子充当多功能交联剂，利用明胶与 Laponite 之间的氢键作用将明胶分子链和丙烯酰胺(AAm)吸附在Laponite粒子表面，通过AAm在纳米粒子上的原位聚合与明胶分子链形成复合网络，合成了明胶/PAAm/Laponite纳米复合水凝胶.他们研究了明胶对传统纳米复合水凝胶的理化性质和血液相容性的影响，结果表明，随着明胶的加入，纳米复合水凝胶仍然保持着高透明度和良好的力学性能，这说明明胶分子在纳米复合材料体系中具有良好的分散性，并且随着明胶含量的增加，纳米复合水凝胶显示出良好的抗溶血和抗凝血能力.4.1.2 羟基磷灰石复合水凝胶羟基磷灰石(HAp)是天然骨基质的主要无机成分，具有优异的生物相容性、生物活性和骨传导性.作为一种纳米增强填料，HAp已被广泛应用于水凝胶体系的增强，引入HAp的水凝胶支架材料，因其具有较高的机械性能而作为替代材料广泛应用于骨修复等软骨组织工程领域.J.Ran等[32]以明胶和细菌纤维素为原料合成双网络水凝胶，并在双网络结构中引入无机粒子HAp构筑多组分有机/无机双网络结构(见图5).扫描电镜结果表明，HAp成功地被组装在BC网络中的结节处.通过引入HAp粒子能够有效提高双网络水凝胶的稳定性，而具有良好柔性的明胶网络能够分散网络结构中结节处的压力.获得的有机/无机杂化双网络水凝胶具有很高的机械强度，其弹性模量和断裂应力分别达到 0.27 MPa和0.28 MPa.失水后的干态凝胶表现出更高的机械强度，其杨氏模量和断裂应力分别达到177 MPa和12.95 MPa.体外细胞培养实验也表明这种凝胶具有良好的细胞粘附性，能够促进细胞增殖和分化.4.1.3 纳米金属颗粒复合水凝胶无机纳米银颗粒和具有软弹性质的三维网络水凝胶组合可以赋予水凝胶更高的机械性能和一些独特的性质[33-36]，例如纳米银复合水凝胶可以用于磁导向药物递送系统和改进电控组织生长等.C.Garcíaastrain等[33]用呋喃改性的明胶和硫酸软骨素(CS)修饰的纳米银颗粒(Ag Nps)制备了一种纳米复合生物水凝胶(见图6).其中Ag NPs 作为多功能交联剂，通过呋喃改性的明胶和苯并三唑马来酰亚胺封端的Ag Nps发生Diels-Alder环加成反应构建纳米复合水凝胶的交联网络.在明胶网络中引入纳米银颗粒能够提升其交联网络的稳定性，且具有较高的溶胀率，经体外细胞毒性测试，纳米银复合水凝胶具有低毒性的特点，这使得该类水凝胶有望在药物缓释和软组织工程等生物医学领域得到应用.4.2 平面状纳米复合水凝胶4.2.1 石墨烯复合水凝胶石墨烯是具有蜂窝结构的柔性单原子层碳片[37]，具有高电子迁移率、良好的机械性能和高比表面积，在光电子学、能量存储、催化、气体传感、超级电容器、热电器件、复合材料、软组织工程和药物输送等[37-42]应用中得到了极大的关注.图5 HAp自组装到BC网络和BC-明胶/HAp双网络水凝胶的制备过程示意图[32]Fig.5 Schematic diagrams of the self-assembly of HAp into the BC network and the preparation process of the BC-GEL/HAp DN hydrogel[32] 图6 基于Diels-Alder环加成的呋喃修饰明胶(G-FGE)和马来酰亚胺包覆银纳米粒子(BTM-Ag NPs)之间的交联示意图[33]Fig.6 Schematic diagrams of Diels-Alder cycloaddition-based cross-linking between furan-modified gelatin (G-FGE) and maleimid-coated silver nanoparticles (BTM-Ag NPs)[33]J.Huang等[43]通过“一锅法”合成了以物理交联明胶和含有GO的交联聚丙烯酰胺(PAM)双网络形状记忆水凝胶.经近红外光线照射后，该水凝胶具有显著的形状回复能力.物理交联明胶网络中含有的三股螺旋结构具有可逆性，而GO能够快速有效地进行光热转换，两者的复合使得水凝胶具有良好的光响应能力.并且双网络结构中特殊的“牺牲键”作用和GO的桥接作用使得明胶-GO-PAM水凝胶具有很高的韧性，其破坏应力和应变分别达到 400 kPa 和500%.通过优化各组分比例能够得到具有合适强度、稳定的临时形变和能够被近红外光线控制的快速回复形状记忆水凝胶.Y.Piao等[44]通过加热按一定比例混合的氧化石墨烯(GO)悬浮液和明胶溶液，制备了一种还原氧化石墨烯-明胶纳米复合水凝胶(见图7).其中，明胶作为还原剂还原GO并且接枝在石墨烯片层上，明胶分子链与石墨烯片层一起构成纳米复合水凝胶.GO也是作为一种多功能交联剂，充当明胶网络中的交联点来增加明胶网络的交联密度，从而提升纳米复合水凝胶的力学性能，其储能模量达到172.3 kPa.4.3 纤维状纳米复合水凝胶。
pH响应型壳聚糖-明胶水凝胶的制备研究作者：刘伶俐钱洋来源：《赤峰学院学报·自然科学版》 2014年第7期刘伶俐，钱洋（安徽新华学院药学院，安徽合肥 230088）摘要：pH敏感型水凝胶是指水凝胶的体积随外界环境如pH值、离子强度变化而变化的一类高分子凝胶，可方便地调节和控制凝胶内药物的释放和扩散速率，目前常用于缓控释药物载体.本文利用明胶与壳聚糖为原料，采用化学交联法制备了一种pH响应性水凝胶，探讨原料用量、反应温度及交联剂用量对凝胶溶胀性能的影响，获得了一种对pH敏感的智能水凝胶.关键词：pH敏感型水凝胶；壳聚糖；明胶中图分类号：O648.17文献标识码：A文章编号：1673-260X（2014）04-0125-03水凝胶是一种以水为分散介质，通过共价键、氢键或范德华力等作用相互交联构成三维高分子网络结构的水凝胶.具有网状交联结构的水溶性高分子中引入一部分疏水基团和亲水残基，亲水残基与水分子结合，而疏水残基遇到水膨胀形成聚合物.水凝胶具有良好的生物相容性，与疏水聚合物相比，固定在水凝胶中的生物分子活性能够保持较长时间，同被固定化的酶或细胞相互作用弱很多，因此水凝胶在生物化学、医学等领域有许多用途[1-2].智能水凝胶是对外界环境微细的物理或化学变化并能产生相应响应的一类水凝胶，也被称为刺激响应性或响应性凝胶.其中pH敏感性水凝胶是指水凝胶的体积随外界环境pH值、离子强度变化而变化的一类高分子凝胶.这类凝胶中含有大量易水解或质子化的酸、碱基团，这些基团的解离受外界pH的影响，当外界pH变化时，这些基团的解离程度相应改变，造成内外离子浓度改变，这些基团的解离还会破坏凝胶内相应的氢键，使凝胶网络的交联点减少，造成凝胶网络结构发生变化，引起水凝胶溶胀度的变化[3-4].在药学领域中，根据pH敏感性水凝胶的这种性质可以方便地调节和控制凝胶内药物的释放和扩散速率，从而常用于药物缓控释制剂的研究[5-6].凝胶敏感性的研究始于20世纪70年代后期，大量的研究结果表明:环境的某些微小扰动，都可能导致水凝胶体积的显著变化.而pH敏感性凝胶在环境响应性高分子材料中独树一帜，占据着非常重要的地位，因此关于pH敏感性凝胶的研究非常迅速，特别是在药物控释中的应用[7-8].有研究者[9]制备了pH敏感牛血清白蛋白亲水微球，这种微球对于β-普萘洛尔在pH=1.0释放较快，在pH=6.8、1h后释放完；二氟尼柳在pH=1.0时释放量很少,在pH=6.8时释放量增加.另外还有人制备具有不同pH值响应性的P(HEMA-co-AA)和P(HEMA-co- DMAEMA)凝胶.选择非甾体消炎药双氯酚酸钠为模型药物，考察凝胶对模型药物的控释行为.对于P(HEMA-co-AA)凝胶，在模拟胃液中，凝胶收缩，药物释放速度较慢，前3h双氯酚酸钠的累积释放量小于5%.在模拟肠液中，凝胶溶胀，药物释放速度增快，26h后药物的累积释放量达97.5%[10].pH敏感水凝胶在药物载体材料方面有着许多巨大潜在的应用，因此关于其研究也成为了一个重要的方向.壳聚糖[11-12]无毒，具有很好的生物相容性、生物可降解性，明胶[13-14]作载体材料，无不良反应，无免疫原性，具生物可降解性.本文通过交联剂使壳聚糖和明胶发生交联反应，用以制备壳聚糖/明胶pH响应性水凝胶，并研究了该水凝胶的溶胀性能，为控制缓释载体材料的研究奠定一定的研究基础.1 材料与方法1.1 试剂及仪器试剂：壳聚糖，BR级，国药集团化学试剂有限公司；明胶，BR级，国药集团化学试剂有限公司；25%戊二醛（GA），BR级，国药集团化学试剂有限公司；柠檬酸，江苏强盛化工有限公司；36.5％浓盐酸；柠檬酸；令苯二甲酸氢钾；磷酸氢二钠；磷酸二氢钠；甘氨酸；氢氧化钠.恒温水浴锅(HSG-IB)，上海仪表(集团)供销公司；DF-101S型集热式恒温磁力搅拌器，巩义市予华仪器有限责任公司；电子天平（JJ500），常熟双杰测试仪器厂；RC-6智能溶出仪，天津市光学仪器厂；754紫外分光光度计，天津市拓普仪器有限公司；PHS-25pH计，上海虹益仪器仪表有限公司.1.2 实验方法1.2.1 不同pH值缓冲液的的制备配制一系列不同pH值、一定离子强度的缓冲溶液，pH=1.2（盐酸溶液），pH=3.0（邻苯二甲酸氢钾-HCL溶液），pH=5.0（磷酸氢二钠-柠檬色溶液），pH=7.4（磷酸盐溶液），pH=9.0（甘氨酸-氢氧化钠溶液），见表1.室温下，将凝胶置缓冲溶液中溶胀一定时间后取出，测定溶胀度[公式(1)].SR=Wt-W0/W0(1)SR—溶胀度；W0—凝胶溶胀前质量；Wt—凝胶溶胀后质量；1.2.2 不同质量比对水凝胶溶胀性能的影响分别称取0.5g、1g、1g的明胶和1.5g、1g、2g的壳聚糖按照1:1、1:2、1:3的比例分成三组进行试验.称取的明胶在试验之前应进行溶胀，即在20mL的蒸馏水中让其侵泡3到4小时，再把取得的壳聚糖在研钵中加入配置好的10％柠檬酸溶液50mL，使其充分溶解，再把溶胀后的明胶倒入其中，最后加入30mL的蒸馏水.最后加入一定量戊二醇，在50℃的水浴锅中进行搅拌反应，最后收集产物.然后置于pH值3.0的缓冲液中溶胀，分别记录不同时间明胶溶胀后的质量，研究不同质量比对水凝胶溶胀性能的影响.1.2.3 不同交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响固定壳聚糖-明胶混合溶液体积为100mL，按明胶：壳聚糖=l:1（质量比）的比例，按照上述实验步骤将戊二醛用量分别为5.00mL、6.25mL、7.25mL加入胶液中，保持恒温水浴锅温度为50℃制备一系列水凝胶，冷冻干燥，将制备好的一系列水凝胶置于pH值3.0的缓冲溶液中，记录不同时间明胶溶胀后的质量，研究不同交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响.1.2.4 反应温度对水凝胶溶胀行为的影响按明胶：壳聚糖=1:l(质量比)的比例，按照上述的实验步骤分别加入戊二醛用量6.25mL，反应温度为40℃、50℃、60℃制备一系列水凝胶，冷冻干燥，然后放入pH值3.0的缓冲溶液中溶胀，记录不同时间明胶溶胀后的质量，研究反应温度对交联凝胶溶胀性能的影响.1.2.5 水凝胶的pH响应性固定戊二醇体积为6.25mL，壳聚糖-明胶混合溶液的体积为100mL，明胶：壳聚糖=1:1，反应温度为50℃制备一系列水凝胶，冷冻干燥，然后置于pH值分别为1.2、3.0、5.0、7.4、9.0的缓冲液中，记录不同时间明胶溶胀后质量，观察其在不同pH值的缓冲液中的溶胀行为.2 结果与讨论2.1 不同质量比对水凝胶的溶胀性能的影响明胶-壳聚糖质量比分别为1:1、1:2、1:3，交联剂用量在6.25mL，反应温度为50℃制得的水凝胶在pH值为3的缓冲液中的溶胀行为，由实验测得的数据可得不同质量比对水凝胶溶胀度的影响曲线，如图1所示.由图1可以看出不同质量比的明胶-壳聚糖水凝胶在pH=3的缓冲液中的溶胀性能的差异显著，随着壳聚糖质量浓度的增加，水凝胶的溶胀行为减小.这是因为壳聚糖的质量浓度高时使凝胶结构变得更加密实，溶胀度因而下降，浓度较低时会导致凝胶内部结构松散，溶度能力大.同时溶胀大约在2~6小时内达到平衡.因此选用明胶和壳聚糖的质量比为1:1来制备水凝胶，其溶胀性能最佳.2.2 不同交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响保证壳聚糖-明胶质量比为1:1，反应温度为50℃，交联剂用量为6.25mL，制备的水凝胶在pH值为3的缓冲液中的溶胀行为，由实验测得的数据可得不同交联剂用量对水凝胶溶胀性能的影响.如图2.由图2所示，交联剂用量为6.25mL凝胶溶胀性能最佳.且在相对增大交联剂用量时，凝胶溶胀性能降低.这是由于交联度较小时，交联内部的交联密度比较低，凝胶内自由空间大，水凝胶的网络结构疏松，另外-COOH和-NH2都具较强的亲水作用，因此水凝胶网络内部可以容纳大量的水.交联剂质量浓度较高时，水凝胶交联密度增大，水凝胶网络结构变得紧密，网格变小，限制了亲水基团与水的相互作用.2.3 反应温度对水凝胶溶胀性能的影响按明胶:壳聚糖=1:l(质量比)的比例，分别加入戊二醛用量6.25mL，反应温度为40℃、50℃、60℃制备一系列水凝胶，冷冻干燥，然后放入pH值3.0的缓冲溶液中溶胀，记录不同时间明胶溶胀后的质量可得表3.由实验测得数据可得不同反应温度对水凝胶溶胀性能的影响，由图3可知反应温度对溶胀度的影响较小，大约在4小时左右基本达到溶胀平衡.且在反应温度为50℃时凝胶溶胀性能最佳，因此我们选用反应温度为50℃来制备水凝胶.在低温下，水渗透进入凝胶内部，以结合态水形式存在.随着温度的升高，水分子获得能量，凝胶内的亲水基团转变为分子内氢键，这样势必降低凝胶与水分子之间的亲合力，凝胶内部的水分子由结合态转变为自由态，从网络中释放出来.2.4 水凝胶的pH响应性固定戊二醇体积为6.25mL，壳聚糖-明胶混合溶液的体积为100mL，明胶：壳聚糖=1:1，反应温度为50℃制备一系列水凝胶，冷冻干燥，然后置于pH值分别为1.2、3.0、5.0、7.4、9.0的缓冲液中，记录不同时间明胶溶胀后质量.由实验数据可得不同pH水凝胶随时间变化的溶胀度，如图4所示.如图4所示，制备所得凝胶均表现出显著的pH响应性溶胀行为，即凝胶在低pH值有较大的溶胀度，在高pH值有较小的溶胀度.在pH值为1.2-5.0时，随pH值的增大，壳聚糖/明胶凝胶的溶胀度呈现先增加后减小的趋势；在pH值为5.0-9.0时，随pH值的增大，凝胶的溶胀度逐渐减小，但溶胀度的变化已经不很明显.在不同pH值缓冲液中，水凝胶的离子程度不同，所形成基团亲水性也有所不同.在酸性溶液中，壳聚糖-明胶水凝胶分子中的氨基质子化，其网络上产生电荷，会破获网络结构的氢键和静电吸引力，产生电子斥力，分子链充分伸展，致使凝胶溶胀.当体系为中性或碱性环境时，壳聚糖中的氨基质子化趋势减弱，结构收缩，溶胀度减小.3 结论利用明胶与壳聚糖为原料交联制备了一种pH响应性水凝胶，通过实验得到如下结论：3.1 明胶和壳聚糖的最佳质量比当明胶和壳聚糖的质量比为1:1时，制备的水凝胶呈现果冻状，疏松多孔，含有大量微气泡，水凝胶的溶胀性能最佳.3.2 最佳质量下的不同交联剂用量对水凝胶溶胀行为的影响交联剂质量浓度增大，交联凝胶的溶胀速率变慢，溶胀度降低.3.3 不同反应温度对水凝胶溶胀行为的影响最佳配比下的水凝胶在反应温度在50℃最佳，且反应温度水凝胶的溶胀性能影响较小.3.4 最佳质量比下的pH响应性凝胶对溶胀介质pH值变化具有良好的响应性，其溶胀过程可逆，在酸性环境中的pH敏感性优于碱性环境中的pH敏感性.且在pH值为3.0溶胀性能最佳.该pH响应型的水凝胶对不同pH具有不同的响应性，具备良好的溶胀性能，由于壳聚糖和明胶的生物相容性及无毒性，这种载体材料将有望应用于药物的缓释载体中，具备良好的应用前景.参考文献：〔1〕Koen Raemdonck, Joseph Demeestera,Stefaan De Smedt.Advanced nanogel engineering for drug delivery .Soft Matter, 2009,5, 707-715.〔2〕Chao-Hua Hu, Xian-Zheng Zhang, Lei Zhang, et al. 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