仿贻贝高强度抗菌两性离子聚电解质水凝胶的制备及性能研究

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1、国内图书分类号：R318.08密级：公开国际图书分类号：606.61西南交通大学研究生学位论文仿贻贝高强度抗菌两性离子聚电解质水凝胶的制备及性能研究年级2015级姓名徐僮申请学位级别工学硕士专业材料科学与工程指导老师鲁雄教授二О一八年五月ClassifiedIndex:R318.08U.D.C:606.61SouthwestJiaotongUniversityMasterDegreeThesisMUSSELINSPIREDPOLYAMPHOLYTEHYDROGELWITHCONTACT-ACTIVEANTIBACTERIAL,HIGHCELL-AF

2、FINITYANDTOUGHNESSGrade:2015Candidate:XuTongAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpeciality:MaterialsScienceSupervisor:Prof.XiongLuMay15,2018西南交通大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权西南交通大学可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、

3、缩印或扫描等复印手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于1．保密□，在年解密后适用本授权书；2．不保密☑，使用本授权书。（请在以上方框内打“√”）学位论文作者签名：指导老师签名：日期：日期：仿贻贝高强度抗菌两性离子聚电解质水凝胶的制备及性能研究作者：徐僮指导老师：鲁雄教授本论文得到以下项目资助高性能半导体材料和生物材料的高通量设计、制备与表征技术，863项目子课题(2015AA034202)，2015.01-2017.12基于材料基因工程的组织诱导性骨和软骨修复材料研制，国家重点研发计划(2016YFB0700802)，2017.09-2021.0

4、8仿贻贝自修复组织诱导性水凝胶用于软骨/软骨下骨一体化修复机理研究，国家自然科学基金(81671824)西南交通大学硕士学位论文主要工作（贡献）声明本人在学位论文中所做的主要工作或贡献如下：1.针对传统抗污抗菌聚电解质水凝胶不利于细胞粘附及组织再生的问题，本研究采用仿贻贝的甲基丙烯酸酐改性多巴胺（MADA）和带正电的季铵化壳聚糖(QCS)以及合成阳离子单体甲基丙烯酸N,N-二甲基氨基乙酯(DMAEMA)，构造了一种同时具有抗菌性和促细胞粘附性的聚电解质水凝胶。这种水凝胶实现了抗菌和促进组织修复与再生的双功能。2.针对传统阳离子季铵盐抗菌水凝胶抗菌效

5、力差的问题，本研究采用两种阳离子抗菌剂，结合具有促粘附性的仿贻贝材料甲基丙烯酸酐改性多巴胺，构建了一种新型的仿贻贝粘附-季铵盐抗菌水凝胶体系。这种新型抗菌体系是利用仿贻贝材料的促粘附性实现对细菌的诱导捕捉，进而促进阳离子抗菌剂的正电荷基团与细菌细胞壁结合，从而破坏细菌细胞壁杀死细菌。因此，仿贻贝材料和阳离子抗菌剂二者协同增强了水凝胶的抗菌效力。3.针对一般聚电解质水凝胶综合力学性能不好的问题，本文利用仿贻贝材料调控两性离子聚电解质水凝胶的结构和性能，构建了一种仿贻贝高强度聚两性电解质水凝胶。这种超强水凝胶具有互穿网络结构：仿贻贝材料MADA与阴离子

6、单体丙烯酸（AA）、阳离子单体DMAEMA共聚形成一种同时带相反电荷和仿贻贝官能团的三元无规共聚物（AMD），利用这种三元无规共聚物(AMD)形成水凝胶的主体网络，同时掺入QCS形成互穿网络结构。这种互穿网络的交联方式为物理-化学混合交联：水凝胶的主体网络AMD主要以化学方式交联形成共价键，起着共价交联的作用；AMD共聚物链内部由于正负电荷基团和仿贻贝基团的存在会形成静电作用、氢键和π键等非共价作用，同时AMD与QCS之间也会形成高密度的离子键和氢键，这些非共价作用是动态可逆的物理作用，能在断裂后重新形成，有效实现能量耗散。互穿网络结构和物理-化学

7、混合交联方式协同增强了水凝胶的力学性能。另外，MADA能调控AMD的分子结构和电荷分布，从而改善水凝胶的回复性，赋予水凝胶良好的综合力学性能。本人郑重声明：所呈交的学位论文，是在导师指导下独立进行研究工作所得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的研究成果。对本文的研究做出贡献的个人和集体，均已在文中作了明确说明。本人完全了解违反上述声明所引起的一切法律责任将由本人承担。学位论文作者签名：日期：西南交通大学硕士研究生学位论文第I页摘要水凝胶具有独特的三维网络结构，能够模拟细胞外基质环境，被广泛应用于生物医

8、学领域。水凝胶作为植入体应用时，在植入或者伤口愈合过程中，容易发生细菌感染导致脓毒症，增加组织发病率同时会延长伤口愈合过程