多功能水凝胶的构筑及其生物医学应用

《多功能水凝胶的构筑及其生物医学应用》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、2018届研究生博士学位论文分类号：学校代码：10269密级：学号：52151300018EastChinaNormalUniversity博士学位论文DOCTORALDISSERTATION论文题目：多功能水凝胶的构筑及其生物医学应用院系：生命科学学院专业：生物化学与分子生物学研究方向：生物材料指导教师：程义云教授学位申请人：王长平2018年5月华东师范大学博士学位论文Dissertationfordoctoraldegreein2018StudentID:52151300018Universitycode:10269EastChinaNormalUniversityMultif

2、unctionalHydrogelConstructionandBiomedicalApplicationsDepartment:SchoolofLifeSciencesMajor:BiochemistryandMolecularBiologyResearchdirection:BiomaterialSupervisor:YiyunChengCandidate:ChangpingWangMay2018华东师范大学博士学位论文华东师范大学博士学位论文王长平博士学位论文答辩委员会成员名单姓名职称单位备注刘润辉教授华东理工大学主席殷黎晨教授苏州大学平渊教授浙江大学林开利教授上海交通大学医

3、学院李乙文教授四川大学华东师范大学博士学位论文内容摘要水凝胶是由亲水的聚合物链在水中发生交联后形成的，它具有许多显著的特点，如含水量高、柔韧性好、生物相容性好等特点，水凝胶已成为生物医学领域最有前途的材料之一。但是水凝胶在应用过程中仍存诸多问题，光响应水凝胶合成复杂、复合水凝胶稳定性差、光热水凝胶难降解等等。如何克服水凝胶在生物应用中存在的问题仍然是当前研究的重点。本论文旨在通过将功能元件作为交联元件的设计思路构筑新型多功能水凝胶，研究并解决水凝胶在生物医学应用中存在的以上问题，采用策略如下：（1）通过简单混合光响应元件3,6-二氯-1,2,4,5-四嗪（DT）和四臂巯基PEG的方

4、法形成光响应水凝胶，并研究其在肿瘤化疗中的应用；（2）通过多功能聚多巴胺纳米颗粒交联多巯基化合物形成水凝胶，研究其在生物防晒及光控药物释放领域中的应用；（3）利用动态化学键构筑刺激响应型光热水凝胶，将光热元件作为交联元件构筑水凝胶，并研究其在肿瘤长程光热治疗中的应用，以及其刺激响应降解行为。本论文的主要研究方法及结论总结如下：（1）光刺激响应水凝胶药物递送系统在药物递送领域得到广泛的关注，但是传统的光响应水凝胶大多是将光响应元件接枝到成胶网络当中，从而使水凝胶体系产生光响应性，合成复杂，并且在这类水凝胶发生光响应时往往产生一定的副产物，这类副产物往往具有一定的毒副作用。而且传统光响

5、应水凝胶大都对紫外光响应，紫外光的组织穿透性相对较弱，限制了这些水凝胶的生物应用。在第一部分工作中，我们设计制备了一种基于四臂巯基PEG和小分子DT交联形成的水凝胶，小分子DT既作为光响应元件，又是交联元件，并且水凝胶发生响应时可以避免有毒副产物的产生，更加安全。该水凝胶在体外可以在紫外光的刺激下按需释放水凝胶中的药物，表现出可控的药物释放行为；同时所形成的水凝胶还表现出了很强的532nm绿光响应性，水凝胶的药物释放行为可以通过绿光进行调控，绿光相对于紫外光具有更好的组织穿透性和安全性，并且水凝胶具有良好的生物相容性。我们制备的新型光响应水凝胶为体内化疗药物的控制释放提供I华东师范

6、大学博士学位论文了一种新的思路和方法。（2）复合水凝胶在多功能水凝胶中占有相当大的比重，当前复合水凝胶的制备往往通过将功能性元件简单地包裹在水凝胶成胶体系中获得，这种材料制备方法简单，但是所形成的功能性水凝胶往往稳定性差，功能性元件不能长期稳定地存在于水凝胶内部，降低了其应用价值。在第二部分工作中，我们利用PDA纳米颗粒作为交联剂，交联多巯基化合物形成多功能水凝胶，PDA作为一种黑色素类似物，广泛应用于表面材料、药物递送、光热治疗等诸多领域，具有多功能性。首先，受人类皮肤色素光保护机制的启发，我们设计制备了PDA防晒水凝胶，作为一种新型仿生防紫外产品。我们通过化学交联的方式将PDA

7、与含巯基的聚合物交联，制备了多种PDA水凝胶，这些PDA防晒水凝胶具有很好的商业应用前景，因为它们具有很强的生物粘附性、防水性和不渗透皮肤的性质。更重要的是，这些生物相容的水凝胶具有优异的紫外线防护性能，在体外和体内都具有很好的紫外线防护效率，具有非光毒性和非刺激性的特点。此外，PDA纳米颗粒本身具有良好的光热转换性能，抗癌药物例如羟基喜树碱，可以通过π-π相互作用装载在PDA表面，装载后的药物在PDA光热转换发生时又可以刺激释放出来。因此，我们利用PDA纳米颗粒的载