【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 子水凝膠 加入到 智能紡織品 的 開發(fā)設(shè)計(jì)領(lǐng)域， 得到 智能紡織品 。該技術(shù)能夠 提高凝聚材料的力學(xué)性能， 并且 使紡織品具有更好的性能。 ③ 在農(nóng)業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 5 水凝膠可以用作保水劑，增加土壤含水量，提高土壤吸水性，在一定程度上緩解水分蒸發(fā)，改良土壤結(jié)構(gòu)，保持養(yǎng)分，提高土壤的保肥能力 ，為土壤的微生物繁衍提供有利的環(huán)境，從而使植物生長(zhǎng)更加茂盛。 ④ 在工業(yè)領(lǐng)域的應(yīng)用 由于水凝膠是一種具有很強(qiáng)吸水能力的聚合物，吸附在混凝土上可以減少干燥時(shí)間，防止裂紋的產(chǎn)生。 傳統(tǒng)的水凝膠對(duì)外界刺激的敏感度較差，因此對(duì)外界環(huán)境能夠自動(dòng)感知并伴隨響應(yīng)性的智能水凝膠體系受到著重研究。外界刺激 如 環(huán)境溫度、磁場(chǎng)、電場(chǎng)、 pH、分散介質(zhì)、應(yīng)力、粒子強(qiáng)度等的變化， 使 水凝膠狀態(tài)從收縮態(tài)變?yōu)槿苊洃B(tài)，從而 提高了 其溶脹性能 和 力學(xué)性能。根據(jù)智能水凝膠的這一特性，可將其進(jìn)行分類，如圖 所示： 圖 智能水凝膠的分類 智能水凝膠 是一種有機(jī)高分子材料，一般 由天然或合成的高聚物制備而成，當(dāng)高分子主鏈或側(cè)鏈上有大量的親水基團(tuán)，且有適當(dāng)?shù)慕宦?lián)網(wǎng)絡(luò)時(shí)，就 能 由單體交聯(lián)聚合、接枝共聚或聚合物交聯(lián)的方法制備智能水凝膠 [20]。 （ 1）單體交聯(lián)聚合 智 能 水 凝 膠高 強(qiáng) 水凝 膠刺 激 響應(yīng) 型 水凝 膠自 愈 合水 凝 膠拓 撲結(jié) 構(gòu)水 凝膠納 米結(jié) 構(gòu)水 凝膠互 傳網(wǎng) 絡(luò)水 凝膠單 一響 應(yīng)性雙 重響 應(yīng)性多 重響 應(yīng)性物 理型 自愈 合化 學(xué)型 自愈 合溫度敏感型水凝膠p H敏感型水凝膠光敏感型水凝膠壓力敏感型水凝膠電場(chǎng)敏感型水凝膠磁敏感型水凝膠生物分子敏感型金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 6 單體交聯(lián)聚合 是指 利用 化學(xué)引發(fā)劑或者輻照 的方法，通過(guò) 交聯(lián)劑對(duì)高分子進(jìn)行交聯(lián)，形成互 穿 網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，單體經(jīng)自由基均聚或共聚制備水凝膠。 該方法是制備高分子材料最常用的方法。 （ 2）接枝共聚 接枝共聚是指單體與天然高分子材料 如 淀粉、纖維素等進(jìn)行共價(jià)連接 。 最典型的是自由基引發(fā)接枝共 聚法， 常用 的引發(fā)劑有硫酸鈰銨和復(fù)合引發(fā)劑等 。 通過(guò)輻射、過(guò)氧化物、氧化還原引發(fā)劑也能夠使單體發(fā)生共聚反應(yīng)。 （ 3）聚合物交聯(lián)法 在聚合物水溶液中添加交聯(lián)劑而使其 形成 交聯(lián)網(wǎng)絡(luò) 結(jié)構(gòu) ，或通過(guò)靜電作用、離子作用、氫鍵、鏈的纏繞等方式形成網(wǎng)絡(luò)，從而 制備 水凝膠。 納米載體的研究進(jìn)展 載體的種類 納米載體技術(shù) [21]以納米 結(jié)構(gòu) 為載體，將藥物 等其他客體分子通過(guò)物理化學(xué)的方法 負(fù)載其 上 ，以特定應(yīng)用為目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)對(duì)客體分子控制性輸運(yùn)及投放功能 。 利用納米載體技術(shù)在敷料上負(fù)載藥物 不僅可以 降低藥物使用量 ，還可以降低毒性， 引入智能控制系統(tǒng)，提高 療效 及功能 。 按照 體系結(jié)構(gòu)及 制備工藝 的不同 ，可將納米載體 進(jìn)行以下分類 ： ① 納米粒： 納米粒的粒徑通常小于 1μm，可分為 納米囊和納米球 ，作為 固態(tài)膠體顆?？?用于 聚合物膠體給藥系統(tǒng)，具有高分子 形 成的基質(zhì)骨架，藥物可以 在上面進(jìn)行 溶解 和吸附。 20 世紀(jì)就已經(jīng)開始研究將納米粒用作藥物載體，目前 此類研究 已經(jīng)得到了快速發(fā)展?？梢酝ㄟ^(guò)靜脈注射、皮下給藥、腸道給藥、粘膜給藥、直接口服的途徑來(lái)治療疾病。 ② 納米乳： 也稱作 微乳，粒徑 小且分布均勻， 一般在 10~1000nm， 它的組成成分為油、水、表面活性劑和助 表面活性劑 ，屬于 熱力學(xué)穩(wěn)定的膠體分散系統(tǒng)。 它的粒徑小的特點(diǎn) 有利于 藥物 的吸收，可提高藥物的生物利用度 及 穩(wěn)定性；通過(guò)其內(nèi)核和表面活性劑 的 相互作用， 可以增加 難溶藥物的溶解度，具有藥物緩釋和靶向性能。 ③ 固體脂質(zhì)納米粒：近幾年發(fā)展了一種新型納米粒子給藥系統(tǒng)，即固體脂質(zhì)納米粒，其粒徑約為 50~1000nm，常以固態(tài)的天然或合成的類脂如脂肪酸、脂肪醇等作為親水性藥物的載體。一般類脂材料的生物相容性能及耐受性能優(yōu)良，因此固體脂質(zhì)納米粒兼具類脂材料及納米粒的優(yōu)點(diǎn)，可以做到控制藥物釋放，或用作靶向定位、靜脈注射等。與納米 粒相比，固體脂質(zhì)納米粒具有更高的載藥量，物理化學(xué)性能穩(wěn)定且無(wú)毒，在給藥載體體系中有廣闊的發(fā)展前景。但納米粒物理不穩(wěn)定性、活性低且會(huì)產(chǎn)生藥物損失，為了解決這一難題，研究發(fā)現(xiàn)固體脂質(zhì)納米球作為載體具有更好的性能。 ④ 納米膠束：納米膠束是由兩親性的嵌段共聚物形成的新型納米載體，是以一種穩(wěn)金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 7 定的液相，其外殼具有親水性，內(nèi)核具有疏水性，粒徑一般為 5~100nm。通常合成納米膠束的親水嵌段常用聚乙二醇、聚氧乙烯等，而常用的疏水嵌段有聚乳酸、聚丙交脂、聚天冬氨酸等。納米膠束載藥量大，載藥范圍廣，穩(wěn)定性和生物相容性好，可以 提高生物利用度降低毒副作用，被廣泛用于抗癌藥物或其他治療藥物載體。 ⑤ 磁性納米顆粒：當(dāng)前藥物載體的研究熱點(diǎn)，有很強(qiáng)的抗腫瘤效果，在 40~45℃ 的條件下，順磁性或超順磁性 納米顆粒 在外加磁場(chǎng)的作用下可有效殺死腫瘤。 研究表明， 將磁性納米 顆粒 與載體材料相結(jié)合， 可以提高 藥物 的 靶向性 ，增加療效 。 智能載體 納米 智能載體 是指在 微納結(jié)構(gòu)和環(huán)境系統(tǒng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，通過(guò)光、電、磁等物理外場(chǎng)或材料表界面化學(xué)性能等調(diào)制，實(shí)現(xiàn)應(yīng)用上操控過(guò)程需要的載體的響應(yīng)、靶向、可逆等功能。如在低維、有序納米材料上構(gòu)筑的藥物、蛋白質(zhì)、 DNA 分子的靶向載體和傳感器等。 納米中藥的研究進(jìn)展 常見的中藥復(fù)合體系 隨著社會(huì) 的快速 發(fā)展， 人們 生活水平逐步提高，自身的保健意識(shí)也 在 逐漸增強(qiáng)， 中藥占 全 世界 保健藥物乃至抗癌藥物中 比例 越來(lái)越 大。中藥作為我國(guó)傳統(tǒng)民族文化的瑰寶，以低廉的價(jià)格有效地預(yù)防和治療各種疾病，在我國(guó)乃至全世界都備受青睞。 研究表明，天然高分子載體如復(fù)合中藥組分可更好地發(fā)揮中草藥的功能性，如添加了三七提取物等的傷口敷料，有助于傷口的快速愈合及疤痕恢復(fù)。 臺(tái)灣學(xué)者 BaiShuan Liu和 TsungBin Huang[22]研究 了包覆殼聚糖和中草藥提取物的創(chuàng)傷敷料，該敷料上層是大豆蛋白非紡織結(jié)構(gòu)，下層是京尼平交聯(lián)殼聚糖復(fù)合中草藥提取物形成的膜 。 這種敷料具有很好的機(jī)械性能 ， 能夠促進(jìn)上皮細(xì)胞生長(zhǎng)，方便揭取且不粘連傷口。 中藥領(lǐng)域研究中的納米技術(shù) 作為高新技術(shù)， 納米技術(shù)自從上個(gè)世紀(jì)被提出之后，迅速在生物醫(yī)學(xué)、化工、食品 、冶金 等 應(yīng)用 領(lǐng)域 達(dá)到 舉足輕重的地位。 很多 研究 表明 ，負(fù)載中藥 后 的復(fù)合敷料更能滿足傷口愈合過(guò)程中的不同要求。近年來(lái)實(shí)現(xiàn)中藥現(xiàn)代化的重要發(fā)展方向是 將納米技術(shù)應(yīng)用于中藥領(lǐng)域，納米技術(shù)與中藥相結(jié)合 可以 提高藥物的生物利用度 、 增 加 藥物靶向性 、 降低藥物毒性， 并 拓寬給藥途徑。 （ 1）抗腫瘤研究領(lǐng)域 近幾年納米技術(shù)在抗腫瘤藥物領(lǐng)域的研究 工作 主要 還是 集中在中藥單 組分的提取合成、機(jī)理研究和應(yīng)用評(píng)估上 。 喜樹堿、紫杉醇、鬼臼毒素 等都是從植物中提取的藥物，具有很好的抗腫瘤效果，目前應(yīng)用在臨床治療中 。 很多學(xué)者對(duì) 喜樹堿 的抗癌領(lǐng)域都做了研究， 發(fā)現(xiàn)它能有效抑制胃癌、大腸癌、肝癌、肺癌、胰腺癌等的細(xì)胞擴(kuò)散 ，研究發(fā)現(xiàn)通過(guò)抑制 DNA 拓?fù)洚悩?gòu)酶可以增金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 8 強(qiáng)喜樹堿的抗癌作用。 新型 天然 抗腫瘤藥物紫杉醇 有非常獨(dú)特的化學(xué)結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理，可用來(lái) 抑制微管蛋白活性，阻礙紡錘 絲的形成 、 抑制腫瘤細(xì)胞的分裂直至細(xì)胞死亡，具有優(yōu)異的抗癌效果。目前在治療乳腺癌、食管癌、鼻咽癌等都取得了很好的效果。 （ 2）抗感染研究領(lǐng)域 中藥組分具有復(fù)雜性和多樣性， 因此 將納米技術(shù) 與 中藥 進(jìn)行結(jié)合時(shí) ， 需 考慮 不同藥物的物理化學(xué)及生物醫(yī)用特性。 在臨床治療感染性疾病 方面 ， 通過(guò)納米技術(shù)將中藥制成 中藥合劑、顆粒劑、膠囊劑、注射劑等 ，可以大大提高中藥的利用度 。 從黃柏、黃連等植物中提取加工制成 的 黃連素 可作為抑菌劑 在清熱解毒、治療感染疾病 等方面 有廣闊的 應(yīng)用 前景。 而姜黃素、黃芪、山奈酚，也被逐步引入該應(yīng)用領(lǐng)域，具有良好的抗 菌性。 本論文的研究目的及方法 研究目的 理想的 創(chuàng)傷敷料 應(yīng)該具有 吸收傷口滲液 、 防止細(xì)菌感染 、 減少疤痕形成， 以及 預(yù)防二次損傷 等的醫(yī)用 性能，但在控制創(chuàng)面感染 等臨床 方面仍存在很多問(wèn)題， 如藥物效能低下、敷料系統(tǒng)及結(jié)構(gòu)缺陷致使需要 經(jīng)常更換會(huì)加劇患者痛苦 、長(zhǎng)期使用出現(xiàn)抗藥性等 。 以開發(fā)新型醫(yī)用敷料為研究目標(biāo)， 本課題將具有消炎、止血等 功能的天然高分子殼聚糖衍生物與 具有高效、廣譜抗菌作用的納米銀 復(fù)合；殼聚糖分子羧基化后，與溫敏性高分子單體 NIPAM 聚合，得到 具有良好生物相容性、抗菌消炎性的新型抗菌生物復(fù)合膜 。 基于以上研究目標(biāo)， 本論文對(duì)實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行設(shè)計(jì)，將復(fù)合膜與載藥后的納米凝膠進(jìn)行組裝，合成的納米中藥復(fù)合醫(yī)用敷料兼具止血、抗菌、消炎、溫敏等多種功效，設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)如圖 所示： 1234 圖 自組裝復(fù)合敷料結(jié)構(gòu)圖 圖中 1 層為高分子保護(hù)層， 2 層為 Ag/CMCS/PNIPAM 復(fù)合膜， 3 層為載藥水凝膠復(fù)合膜， 4 層為無(wú)紡布襯膜。 研究方法 具體研究方法包括： 第一步用紫外輻照法還原制備納米銀 /羧化殼聚糖復(fù)合粒子 ，得到三組分凝膠復(fù)合膜： （ 1） 對(duì)殼聚糖進(jìn)行化學(xué) 衍生化，制備殼聚糖衍生物，改善殼聚糖脆性、優(yōu)化其水溶性。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第一章 緒論 9 （ 2）通過(guò) 紫外輻照法在羧化殼聚糖上進(jìn)行納米銀粒子負(fù)載實(shí)驗(yàn)，得到殼聚糖基納米復(fù)合敷料。 （ 3） 選擇 NIPAM 作為高分子單體，通過(guò)微波及超聲技術(shù)與殼聚糖進(jìn)行接枝共聚合成，得到殼聚糖基聚合物，并對(duì)該材料進(jìn)行表征分析。 第二步采用化學(xué)還原法將納米銀復(fù)合到聚合物網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)中，得到三組分復(fù)合膜并進(jìn)行載 藥 及 緩 釋 性 能 分 析 ： （ 1）由 CS 和單體 NIPAM 進(jìn)行聚合反應(yīng)，采用無(wú)皂乳液聚合 (SFEP)法合成了CS/PNIPAM 基微凝膠。 （ 2）采用化學(xué)還原法合成 Ag/CS/PNIPAM 基微凝膠，并對(duì)該材料進(jìn)行表征分析。 （ 3）通過(guò) 溶脹方法將 Kaempferol 負(fù)載到 凝膠 上 。 （ 4） 根據(jù) Kaempferol 最大吸收峰的位置繪制藥物濃度標(biāo)準(zhǔn)曲線，進(jìn)行緩釋 性 分析 。 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 Ag/Chitosan/PNIPAM 復(fù)合 膜 的制備與性能表征 10 2 Ag/CMCS 納米粒子及 Ag/CMCS/PNIPAM 復(fù)合 膜 的制備與性能表征 引言 早在一個(gè)世紀(jì)之前， 銀 就用作 抗菌劑 在日常生活中得到應(yīng)用 ，但過(guò)量攝入單質(zhì)銀會(huì)產(chǎn)生毒性 。 納米粒子具有小尺寸效應(yīng)、量子效應(yīng)、表面效應(yīng)等，通過(guò)納米技術(shù)將單質(zhì)銀制成納米銀顆粒，不但具有高效抗菌性，且安全性好，細(xì)菌不會(huì)對(duì)其產(chǎn)生耐藥性 和抗 藥性 ，更有利于傷口愈合。納米銀顆粒越小，對(duì)細(xì)胞毒性、炎癥、遺傳毒性的抑制作用越好 [23]。隨著納米銀敷料對(duì)各種細(xì)菌、真菌、病毒都有長(zhǎng)效抑制作用，將納米銀添加到敷料中已經(jīng)成為研究熱點(diǎn)。研究證明負(fù)載納米銀的復(fù)合材料可望作為一種新型的醫(yī)用敷料用于臨床治療。 殼聚糖是一種具有多種優(yōu)異性能的天然堿性多糖，作為基體復(fù)合納米粒子制備功能型醫(yī)用敷料至今備受青睞。本論文通過(guò)紫外輻射交聯(lián)的方法將納米銀粒子與改性后的殼聚糖的聚合得到殼聚糖基納米復(fù)合材料，有望在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。 本章 通過(guò)物理方法合成 Ag/CMCS 復(fù)合粒子 ，再 接枝共聚 NIPAM 形成 溫敏水凝膠， 制備具有抗菌作用的溫敏型水凝膠復(fù)合膜。 實(shí)驗(yàn)部分 實(shí)驗(yàn)藥品及儀器 金陵科技學(xué)院學(xué)士學(xué)位論文 第二章 Ag/Chitosan/PNIPAM 復(fù)合 膜 的制備與性能表征 11 實(shí)驗(yàn)過(guò)程 （ 1） Ag/CMCS 復(fù)合粒 子 的制備 羧 甲 基 殼 聚 糖（ C M C S ）硝 酸 銀（ A g N O3）銀 納 米 粒