京尼平与壳聚糖-明胶-京尼平交联体系的力学性能及溶胀性能.docxVIP

京尼平与壳聚糖-明胶-京尼平交联体系的力学性能及溶胀性能 壳聚糖是一种碱性茶多酚，明胶是明胶的退化产物。两者都具有良好的生物相容性，在现代医学领域引起了广泛的关注。例如，壳聚糖可用于透析膜、离体、药物释放载体和固定酶载体。然而，作为一种生物材料，地壳聚糖和明胶的强度往往不受参与。为了提高这些天然材料的强度，人们经常使用联合反应来提高这些天然材料的强度。传统的联合用药方法大多采用化学合成和解，但这些杂交剂本身对细胞的毒性相对较高，因此获得的生物材料在移植后会影响正常组织的生长。近年来，人们尝试使用不同类型的杂交剂来提高食品糖的连作性。京尼平是传统中医杜仲的活性成分之一，通过从景尼平中分离出来的磺酸中提取的天然杂交剂而获得。京尼平属于环烯醚类化合物，具有多个活性官能基质，如羟基和羧基，并可通过多个分子团合物。这为将北京尼平作为理想的释放糖-明胶系统的理想交联剂提供了良好的基础条件。与传统的交联剂相比，天然生物交联剂京尼平具有良好的生物适应性。这一引入促进了地壳和明胶在生物医学领域的应用范围的进一步扩展。 笔者以京尼平为交联剂,探讨其对壳聚糖及明胶交联反应过程的动力学特征,并对交联制品的力学性能、降解性能进行较为详细的研究,为将京尼平这一性能优异的生物交联剂应用于生物医学领域提供基础数据. 1 实验 1.1 材料和试剂 壳聚糖,相对分子质量2×105,脱乙酰度85%,由山东青岛海汇生物工程有限公司提供;明胶由河北衡水成大明胶有限公司提供;京尼平由Wako公司提供;溶菌酶由上海国药集团化学试剂有限公司提供. 1.2 京尼平的维护 在1%(质量分数)壳聚糖醋酸溶液、2%(质量分数)明胶水溶液、壳聚糖-明胶混合溶液中分别加入一定量的京尼平醋酸水溶液,使各个体系中京尼平浓度均为0.15 mmol/L,得到各自的交联体系.利用WFZ-26A紫外光谱仪对上述体系的交联反应进行跟踪检测.样品放在一个宽5 mm的石英比色皿内,样品顶部加一层矿物油,比色皿用塑料盖密封,防止反应进行时溶剂蒸发和氧气渗入,实验在20 ℃下进行. 1.3 成膜的制备 分别向上述壳聚糖醋酸溶液、明胶水溶液、壳聚糖-明胶混合溶液中加入适量京尼平的醋酸水溶液,充分混合1 h.将20 mL混合溶液倒入培养皿中,交联 24 h 后,置于烘箱中50 ℃干燥成膜.然后用50 mL乙醇浸泡10 min,再加入50 mL 1%(质量分数) 的NaOH水溶液浸泡30 min,蒸馏水洗涤至中性.随后放置在烘箱中40 ℃干燥成膜. 1.4 力学性能的测试 用Testometric M350-20KN材料测试机,在室温下测定样品的力学性能.拉伸速度为10 mm/min,实验结果为5次测定的统计平均. 1.5 溶胀度的测定 将10 mm×5 mm样片放入pH值不同的磷酸原缓冲溶液中,每隔一定时间取出,迅速用滤纸将表面水吸干后称重,其溶胀度为 S=(ms-ma)/ma×100% 式中:ms为湿质量;ma为干质量. 1.6 降解过程中样品的制备 用pH值为7.47的PBS缓冲溶液配制不同浓度的溶菌酶溶液,将10 mm×5 mm样片放入,放于37 ℃的恒温摇床内,低速摇动,每隔一定时间取出,放于烘箱内40 ℃干燥,称重.溶胀过程中样品的质量损失率为 D=(m1-m2)/m1×100% 式中:m1为降解前的质量;m2为降解后的质量. 2 结果与讨论 2.1 京尼平对壳聚糖的吸收特性 壳聚糖、明胶和京尼平各自的紫外吸收光谱如图1所示,壳聚糖在246.5 nm和286.5 nm处有较强吸收,明胶在243 nm处有吸收峰,而京尼平的吸收峰则在241.5 nm处.由于3种反应物的特征吸收位置比较接近,这就使得采用反应物浓度变化来表征反应进行程度可能会有一定偏差,所以以生成物浓度的变化来考察京尼平对壳聚糖或明胶的交联反应. 2.2 京尼平交联壳聚糖的反应过程 京尼平是一种环烯醚萜类杂环化合物,具有—OH、—COO-等多个活性官能团,能自发与氨基反应.推测京尼平与含有氨基的聚合物的交联过程主要通过2个反应完成:一个是京尼平上的烯碳原子受到氨基的亲核攻击,开环形成杂环胺化合物;另一个是SN2亲核取代反应,即京尼平上的酯基团与氨基反应生成酰胺,同时释放出甲醇,从而产生交联作用.反应过程如图2所示. 以京尼平交联壳聚糖及壳聚糖-明胶复合体系的反应为例,其中京尼平的用量均过量,即京尼平不仅可以对体系进行充分交联,还可以自身聚合.用紫外光谱记录的京尼平交联壳聚糖反应过程见图3. 由图3可见,随着反应的进行,由于第2个峰峰值逐渐升高,第1个峰逐渐减弱,而成为第2个峰的肩峰.第1个峰出现在246nm处,与京尼平的特征峰位置有些偏移.可以理解为京尼平被H+所催化,结构发生了一定的改变.第2个峰在280nm处出现,可以认为代表的是壳聚