生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的研究進(jìn)展

朱韻

摘 要：隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，原位形式的水凝膠相關(guān)研越來(lái)越成熟，利用PH值、溫度、離子濃度等刺激，使原位誘導(dǎo)凝膠化轉(zhuǎn)變，一般情況下，溫敏性凝膠體系具有疏水-親水兩親性平衡的特點(diǎn)，只通過(guò)轉(zhuǎn)變環(huán)境溫度就能夠誘導(dǎo)凝膠化轉(zhuǎn)變，不需要利用有機(jī)溶劑、偶聯(lián)劑等外界刺激。

關(guān)鍵詞：生物可降解;溫敏性;水凝膠;研究

引言：

敏性物理交聯(lián)水凝膠是一種具有水溶性特點(diǎn)的聚合物，在環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，能夠改變其體積、尺寸以及親水-疏水性。從而誘導(dǎo)其產(chǎn)生凝膠化轉(zhuǎn)變，經(jīng)過(guò)研究發(fā)現(xiàn)，由于使其發(fā)生凝膠化轉(zhuǎn)變的溫度，與人體生理溫度尤為接近，因此，引發(fā)了世界范圍內(nèi)大量學(xué)者和專(zhuān)家的研究，本文在相關(guān)學(xué)者研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)楹罄m(xù)相關(guān)人員提供參考和借鑒。

一、生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的概念

溫敏性物理交聯(lián)水凝膠能夠隨著溫度變化產(chǎn)生提及、尺寸以及親水性變化，從而發(fā)生凝膠化轉(zhuǎn)變，近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，相關(guān)學(xué)者和專(zhuān)家對(duì)其進(jìn)行了深入的研究和探討。結(jié)合相關(guān)研究表明，溫敏性物理交聯(lián)水凝膠在發(fā)生凝膠變化這一過(guò)程中，并未產(chǎn)生任何化學(xué)反應(yīng)，其凝膠化過(guò)程中分子鏈間的鉸鏈?zhǔn)且环N物理變化。與原位形式的水凝膠產(chǎn)生化學(xué)反映相比，溫敏性物理交聯(lián)水凝膠不需要通過(guò)有機(jī)溶劑、偶聯(lián)劑等外界刺激[1]，只通過(guò)環(huán)境溫度改變就能夠發(fā)生變相，因此，結(jié)合其未來(lái)發(fā)展可以看出，溫敏性物理交聯(lián)水凝膠在活性細(xì)胞封裝、組織修復(fù)工程等相關(guān)領(lǐng)域，具有廣泛的應(yīng)用前景。

一般情況下，生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠是一種兩親性共聚物，主要包括生無(wú)可降解的疏水性鏈段和親水性鏈段組成，其中疏水在變化過(guò)程中相互作用，能夠使BTPCH疏親水處于平衡狀態(tài)，如果可降解的疏水性鏈段較長(zhǎng)，此時(shí)BTPCH不能溶于水。而如果可降解的親水性鏈段較長(zhǎng)，BTPCH升溫過(guò)程中不會(huì)發(fā)生凝膠化現(xiàn)象，可降解的疏水性鏈段包括多肽、殼聚糖等聚合物?？山到獾挠H水性鏈段擺闊聚乙二醇、聚氧化乙烯等聚合物，并且可降解的親水性鏈段末端的OH能夠被其他的官能團(tuán)代替。其中聚乙二醇又分為線型結(jié)構(gòu)和支化結(jié)構(gòu)，通過(guò)嵌段共聚方式或者利用接枝共聚方式，能夠制備出多枝化、多嵌段等多樣性的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)共聚物體系。

二、BPCTH二嵌段體系

自20世紀(jì)90年代，發(fā)達(dá)國(guó)家相關(guān)研究人員就針對(duì)聚乙二醇嵌段共聚以及接枝共聚方式制備出的二嵌段體系展開(kāi)了深入研究，并進(jìn)行了相關(guān)實(shí)驗(yàn)，利用單端羥基的聚乙二醇引發(fā)L-丙交脂的開(kāi)環(huán)聚合，從而形成PEG-B-PLLA二嵌段BPCTH。實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)溫度產(chǎn)生升高變化時(shí)，PEG-B-PLLA逐漸向凝膠化趨勢(shì)發(fā)生變化，此時(shí)，利用調(diào)控嵌段共聚物的工具組成，能夠使PEG-B-PLLA的Ygel發(fā)生變化，而針對(duì)同樣聚乙二醇嵌段長(zhǎng)度的PEG-B-PLLA共聚物，會(huì)隨著PLLA鏈段長(zhǎng)度的演唱逐漸增大，此時(shí)，臨界凝膠的濃度會(huì)相應(yīng)降低，并且凝膠化窗口會(huì)隨之增寬。如果PLLA嵌段長(zhǎng)度相同[2]，PEG-B-PLLA共聚物會(huì)隨著聚乙二醇的長(zhǎng)度發(fā)生變化，同時(shí)CGC會(huì)逐漸升高，并且凝膠化窗口會(huì)越來(lái)越窄，另外，二嵌段BPCTH體系還有PEG-B-PCl以及

PEG-B-PLGA兩種，通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，這兩種BPCTH二嵌段體系會(huì)隨著溫度的升高產(chǎn)生凝膠化變化，其自身存在一定的限制因素，不能廣泛應(yīng)用到生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域。

三、BPCTH三嵌段體系

BPCTH三嵌段體系有分為B-A-B體系和A-B-A體系，具體可以從以下兩個(gè)方面分析：

第一，B-A-B體系。國(guó)外相關(guān)研究人員利用利用兩步開(kāi)環(huán)聚合法制備了PEG-PLLA-PEG嵌段共聚物BPCTH，并進(jìn)行了相關(guān)研究，首先，將單端羥基的聚乙二醇作為引發(fā)劑。形成了PEG-B-PLLA二嵌段共聚物。另外，又利用二異氰酸酯作為偶聯(lián)劑，形成了PEG-PLLA-PEG三嵌段共聚物。實(shí)驗(yàn)表明，將聚合物放置在50℃的水中會(huì)形成溶膠狀，隨時(shí)間推移，水溫逐漸下降，越35℃左右時(shí)，聚合物開(kāi)始產(chǎn)生凝膠變化。另外，Ygel和共聚物的組成息息相關(guān)，PLLA增長(zhǎng)時(shí)也會(huì)隨之升高。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，后續(xù)相關(guān)人員又在原油研究基礎(chǔ)上進(jìn)行了全新實(shí)驗(yàn)，并利用鋅粉替代了含有量毒性細(xì)胞的辛酸亞西作為催化劑，同時(shí)將乙二烯氯替代了水解難度較大的HMDI偶聯(lián)氨酯鍵最為偶聯(lián)劑，實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)水溫升至35℃時(shí)，PEG-PLLA-PEG發(fā)生凝膠-溶膠變化。由此可見(jiàn)，PEG-PLLA-PEG三嵌段BPCTH會(huì)隨著溫度升高發(fā)生凝膠化準(zhǔn)變，在一定程度上限制了其應(yīng)用范圍。相關(guān)研究人員后通過(guò)改變疏水嵌段的種類(lèi)合成了PEG-PLGA-PEG三嵌段BPCTH，并在研究中表明，隨著溫度的不斷升高，共聚物會(huì)產(chǎn)生溶膠-凝膠的轉(zhuǎn)變，其主要原理是[3]，溫度在升高過(guò)程中，膠束核減的疏水能夠產(chǎn)生相互作用，并且隨溫度升高不斷增強(qiáng)，促進(jìn)宏觀的液與液之間相分離。此時(shí)，聚乙二醇、PL-CA嵌段的共聚組成，能夠直接影響PEG-PLLA-PEG凝膠化現(xiàn)象，除此之外，在溶液中添加NaCL或者游離的聚乙二醇，也能夠直接影響PEG-PLLA-PEG凝膠化現(xiàn)象。充分說(shuō)明，PEG-PLLA-PEG能夠作為藥物載體，在生物、醫(yī)學(xué)領(lǐng)域具有廣泛應(yīng)用價(jià)值。

A-B-A體系，相對(duì)于B-A-B體系而言，A-B-A體系不需要進(jìn)行偶聯(lián)步驟，并且通過(guò)實(shí)驗(yàn)表明，其凝膠窗口更寬、凝膠模量更大。其原理在于，A-B-A體系含有兩種疏水嵌段，在凝膠化過(guò)程中，兩個(gè)疏水體系可以在不同的膠束之間形成架橋從而產(chǎn)生教書(shū)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，而上文提到了B-A-B體系只能利用疏水互相作用形成常規(guī)膠束。相關(guān)人員通過(guò)合成不同基團(tuán)封端的PLGA-PEG-PLGA進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)該實(shí)驗(yàn)中物理凝膠化行為是一種較為明顯的端基效應(yīng)。在溫度達(dá)到25℃時(shí)，羥基封端的PLGA-PEG-PLGA程溶膠狀態(tài)，與其相對(duì)應(yīng)的乙酸酯封端PLGA-PEG-PLGA和丙酸酯封端PLGA-PEG-PLGA會(huì)發(fā)生溶膠-凝膠變化，與此同時(shí)，正丁酸酯封端的PLGA-PEG-PLGA會(huì)在水中產(chǎn)生沉淀[4]。

結(jié)語(yǔ)：

生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展的環(huán)境下，其應(yīng)用范圍也越來(lái)越廣泛，尤其在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，不僅能夠作為藥物緩釋以及輸送的主體，也可以作為組織再生的支架材料。因此，本文針對(duì)生物可降解溫敏性物理交聯(lián)水凝膠的研究進(jìn)展進(jìn)行分析，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人士提供參考和借鑒，進(jìn)一步深入挖掘其價(jià)值和作用，為擴(kuò)大其應(yīng)用范圍奠定良好基礎(chǔ)。

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重慶市教育委員會(huì)科學(xué)技術(shù)研究計(jì)劃青年項(xiàng)目資助項(xiàng)目（項(xiàng)目編號(hào)KJQN201803403）