壳聚糖基自愈性水凝胶的临床梦
211275368_基于壳聚糖的水凝胶用于伤口敷料的研究进展
第２２卷第３期２０２３年５月杭州师范大学学报（自然科学版）ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（ＮａｔｕｒａｌＳｃｉｅｎｃｅＥｄｉｔｉｏｎ）Ｖｏｌ．２２Ｎｏ．３Ｍａｙ２０２３收稿日期：２０２２ ０７ １５ 修回日期：２０２２ １０ ２６基金项目：杭州高层次留学回国人员（团队）在杭创业创新项目（２０２０１１１０８）；杭州师范大学“本科生创新能力提升工程”项目（ｃｘ２０２２１０５８）；杭州师范大学“星光计划”学生创新创业项目（２０２２０２６）．通信作者：梁媛媛（１９８０—），女，副教授，博士，主要从事功能高分子材料研究．Ｅ ｍａｉｌ：ｌｉａｎｇｙｙ＠ｈｚｎｕ．ｅｄｕ．ｃｎ犱狅犻：１０．１９９２６／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１６７４ ２３２Ｘ．２０２３．０３．００２基于壳聚糖的水凝胶用于伤口敷料的研究进展黄雨欣，王 伟，杨 涛，孙 俊，吴彦彤，梁媛媛（杭州师范大学材料与化学化工学院，浙江杭州３１１１２１）摘 要：伤口敷料具有促进创面愈合和保护创面不受感染的特点，广泛应用于临床治疗．以天然多糖壳聚糖为原料构筑的水凝胶材料具有独特的三维网络结构和促进伤口愈合能力，在伤口敷料的应用方面受到关注．文章从水凝胶伤口敷料的性能要求如生物相容性、抗菌性能、黏合性和强度、止血性能及抗氧化性等出发，对近年来基于壳聚糖的水凝胶伤口敷料的设计和制备研究进行了总结与概括，并对该类水凝胶伤口敷料的未来发展和应用前景进行了展望．关键词：壳聚糖；水凝胶；伤口敷料中图分类号：Ｒ３１８．０８ 文献标志码：Ａ文章编号：１６７４ ２３２Ｘ（２０２３）０３ ０２３３ ０７伤口敷料是一类用于创伤、烧伤、溃疡等伤口覆盖的医用材料，其主要作用是吸收渗出液防止渗液感染．常见的传统敷料如医用脱脂棉、无菌纱布等，只能起到简单的物理屏蔽作用，容易与伤口黏合而在换药时造成二次伤害，且其透气性不佳，易引发细菌滋生及伤口感染［１］．目前临床上创口不及时处理带来的后果主要有３类［２］，即外伤细菌炎症、血液循环障碍、免疫攻击组织损坏．外伤细菌炎症一般是指外伤后的伤口发炎，往往因异物或其他因素导致的局部细菌感染而引起．血液循环障碍是指外伤后创口局部组织血管内血液含量增多，发生水肿、充血、出血，以及血栓形成、栓塞、梗死．而当细菌或病原体进入人体后，诱发机体产生免疫应答，在杀伤、清除病原体的同时损害宿主的组织细胞，称为免疫攻击组织损坏．壳聚糖（ｃｈｉｔｏｓａｎ，ＣＳ）是天然存在的唯一碱性多糖，具有生物相容性良好、价格低廉易得等优势．有研究表明，ＣＳ具有促进组织再生的能力，在伤口愈合过程中可降低炎症反应，促进新生血管形成，减少瘢痕产生，遏制血液循环［３］．以ＣＳ为原料构筑的水凝胶材料可以为伤口愈合过程提供相对湿润的环境，避免二次感染，有效降低免疫系统对本体的伤害，并能有效吸收渗出的组织液，使得伤口快速愈合；同时ＣＳ水凝胶可以作为载体实现生物活性物质（如药物、抗原、抗体、生长因子、干细胞等）的控制释放．因此，ＣＳ基伤口敷料有着良好的应用前景．本文将从ＣＳ基水凝胶敷料的性能如生物相容性、抗菌性能、黏合性和强度、止血性能及抗氧化性等出发，对近年基于ＣＳ的水凝胶伤口敷料的设计和制备研究进行概括与总结．Copyright ©博看网. All Rights Reserved.１ 壳聚糖基水凝胶的制备图１ 甲壳素和壳聚糖的分子结构式犉犻犵．１ 犛狋狉狌犮狋狌狉犪犾犳狅狉犿狌犾犪狊狅犳犮犺犻狋犻狀犪狀犱犮犺犻狋狅狊犪狀 ＣＳ是甲壳素的脱乙酰化产物，而甲壳素是从虾、蟹等甲壳类动物的外壳及菌类、藻类植物的细胞壁中提取出的天然高分子．一般将脱乙酰度为５５％的甲壳素称为ＣＳ，其结构式如图１所示．由于ＣＳ上有丰富的基团，如氨基、羟基等，通常可使用物理交联、化学交联和酶交联等方法来制备水凝胶．１．１ 物理交联物理交联主要通过非化学作用（即非共价键作用，包括氢键作用、静电作用、配位作用等）交联形成网络结构．由于非共价作用较弱，故物理交联状态下的水凝胶一般不稳定，力学性能较差，可通过构建多重物理交联网络改善其力学性能．且物理交联能大大减少有毒化学交联剂的使用，符合绿色化学的理念，形成的水凝胶往往具有一定的自修复能力，拥有较宽的使用范围．ＣＳ分子链中含有羟基、氨基，可与其他聚合物通过氢键作用形成水凝胶网络，如通过循环冻融法制备聚乙烯醇（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌａｌｃｏｈｏｌ，ＰＶＡ）／ＣＳ共混水凝胶（ＰＶＡ／ＣＳ）［４］．该工作利用冷冻过程中水的结冰排出作用，使ＰＶＡ分子链发生富集而形成晶区结构，通过多次循环冻融，ＰＶＡ晶区的结晶度不断提高，从而形成以晶区为物理交联点的ＰＶＡ网络，而ＰＶＡ又可与ＣＳ分子链段通过氢键作用形成ＰＶＡ ＣＳ物理交联网络，因此获得的ＰＶＡ／ＣＳ水凝胶具有双层网络结构，有良好的抗溶胀性能和力学性能．此外，ＣＳ作为天然碱性多糖，可以通过其质子化氨基与阴离子聚电解质之间的强静电作用构筑聚电解质复合水凝胶．鲁程程等［５］通过两步法制备出完全物理交联的ＣＳ Ａｌ３＋／聚丙烯酸（ｐｏｌｙ（ａｃｒｙｌｉｃａｃｉｄ），ＰＡＡ）双网络凝胶，其中ＰＡＡ与ＣＳ通过静电作用形成第一交联网络，ＰＡＡ与Ａｌ３＋通过配位作用形成第二交联网络．为进一步提高凝胶的机械性能，采用饱和ＮａＣｌ溶液诱导ＣＳ分子链发生亲水—疏水转变，通过形成ＣＳ链缠结微区来提高凝胶的交联密度，再加上物理交联网络具有重新缔合和自恢复能力，该复合水凝胶具有良好的机械稳定性．１．２ 化学交联ＣＳ分子链段中含有—ＯＨ和—ＮＨ２，通常采用甲醛、戊二醛、京尼平、甘油醛等为交联剂构筑凝胶网络（图２），如利用醛类交联剂上的醛基与ＣＳ链上的氨基发生席夫碱反应获得三维水凝胶，这类化学交联过程不可逆，形成的水凝胶性质稳定．动态交联的水凝胶是通过动态共价键或非共价键交联形成的，在剪切力的作用下可屈服流动，外力撤销后，又能自修复损伤结构，故可用于注射型凝胶伤口敷料的构筑．常见的动态交联相互作用包括席夫碱键［６］、酰腙键［７］、可逆氢键［８］、硼酸酯键［９］、金属配位［１０］、主体 客体［１１］、阴阳离子［１２］和疏水相互作用［１３］等．Ｘｕ等［１４］采用Ｎ 羧乙基壳聚糖（Ｎ ｃａｒｂｏｘｙｅｔｈｙｌｃｈｉｔｏｓａｎ，ＣＥＣ）、双键壳聚糖改性聚吡咯（ｃｈｉｔｏｓａｎ ｍｏｄｉｆｉｅｄｐｏｌｙｐｙｒｒｏｌｅ，ＤＣＰ）和双醛端基聚氨酯（ａｌｄｅｈｙｄｅ ｔｅｒｍｉｎａｔｅｄｄｉｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｐｏｌｙｕｒｅｔｈａｎｅ，ＤＦＰＵ）制备了ＣＥＣ／ＤＣＰ／ＤＦＰＵ（ＣＤＤ）水凝胶，该水凝胶分子结构中除了存在席夫碱键，还存在离子和氢键相互作用，其中离子相互作用在交联和自愈过程中发挥着重要作用，增强了凝胶自愈性和可注射性．研究表明，ＣＤＤ水凝胶表现出优异的剪切稀释行为，在高剪切作用下可发生凝胶—溶胶的转变，所以能够通过内径８０μｍ的针头实现皮下注射，是细胞和药物微创递送的合适载体．４３２杭州师范大学学报（自然科学版）２０２３年 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.图２ 壳聚糖常见化学交联反应犉犻犵．２ 犆狅犿犿狅狀犮犺犲犿犻犮犪犾犮狉狅狊狊 犾犻狀犽犻狀犵狉犲犪犮狋犻狅狀狊狅犳犮犺犻狋狅狊犪狀光诱导的化学交联反应具有操作简单、反应速率快的优点，且光具有非侵入性，副产物有限，交联反应程度在二维和三维空间中均可控．ＣＳ分子本身不具光敏性，将光敏性基团接枝于ＣＳ分子中，可以赋予ＣＳ光敏特性，还可破坏ＣＳ自身分子间的氢键作用，改善其水溶性［１５］．如丁海昌［１６］在壳聚糖Ｃ６羟基引入烯丙基，光引发剂经过ＵＶ辐照后产生自由基，自由基进攻ＣＳ链上的烯丙基双键产生卡宾（ｃａｒｂｅｎｅｓ）结构，卡宾相互碰撞后发生偶联，自由基进行转移后继续进攻双键，如此循环往复形成具有交联结构的水凝胶．１．３ 酶交联反应酶通常可以有效地催化生化反应，酶法催化交联采用生物相容性优异的酶催化交联，因此得到的水凝胶材料也具有优异的生物相容性．辣根过氧化物酶（ｈｏｒｓｅｒａｄｉｓｈｐｅｒｏｘｉｄａｓｅ，ＨＲＰ）在Ｈ２Ｏ２存在下，可催化羟基酚，产生苯氧自由基，这些自由基通过氧化自偶联作用促进酚类化合物的聚合．利用该反应，Ｈａ等［１７］使用ＨＲＰ催化羟苯基丙酸修饰的ＣＳ与４ 羟基苯乙胺修饰的聚乙二醇之间的交联聚合反应，获得了具有良好生物相容性的ＣＳ基水凝胶．微生物谷氨酰胺转氨酶（ｍｉｃｒｏｂｉａｌｔｒａｎｓｇｌｕｔａｍｉｎａｓｅ，ＭＴＧ）能催化蛋白质分子内或蛋白质分子间的交联，Ｈｕ等［１８］在羧甲基壳聚糖分子链中通过化学接枝反应引入胶原蛋白多肽（ｃｏｌｌａｇｅｎｐｏｌｙｐｅｐｔｉｄｅ，ＣＰ），通过ＭＴＧ催化ＣＰ支链发生交联反应，实现了羧甲基壳聚糖分子的交联．Ｃｈｅｎ等［１９］利用葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化反应，制备了一种超分子级联反应器用于糖尿病性慢性伤口的治疗．该反应器由ＣＳ、磺基丁基 β 环糊精（ＳＢＥ β ＣＤ）、铁离子（Ｆｅ２＋）和葡萄糖氧化酶（ｇｌｕｃｏｓｅｏｘｉｄａｓｅ，ＧＯＸ）通过离子作用和配位作用获得．ＧＯＸ催化糖尿病人伤口处的葡萄糖产生Ｆｅ２＋介导Ｆｅｎｔｏｎ反应所需的Ｈ２Ｏ２，最终产生羟基自由基（·ＯＨ）．而·ＯＨ对体外耐药细菌具有较高抑制作用，并能引发聚乙二醇二丙烯酸酯的自由基聚合反应，在伤口表面原位形成交联的水凝胶网络结构，水凝胶的形成和·ＯＨ的抗菌作用可协同促进糖尿病患者慢性伤口愈合．２ 壳聚糖水凝胶伤口敷料的性能要求２．１ 生物相容性由于水凝胶敷料直接与组织和细胞相互接触以促进伤口愈合，其生物相容性是首要因素，因此其制备原料不应引起机体的不良免疫或异物反应等．ＣＳ作为天然来源的多糖，虽然自身具有良好的生物相容性，但其分子内的氢键作用力较强，导致ＣＳ不溶于水、醇等许多典型的溶剂，只有在偏酸性的条件下溶解性较好［２０］，故而在构筑凝胶过程中常使用有机溶剂，这对凝胶敷料的生物相容性造成负面影响．另外，ＣＳ分５３２ 第３期黄雨欣，等：基于壳聚糖的水凝胶用于伤口敷料的研究进展Copyright©博看网. All Rights Reserved.子结构中含有丰富的氨基基团，可以与醛类物质生成席夫碱而形成三维网状结构，在化学交联中常常使用小分子二醛作交联剂，而凝胶中小分子醛类交联剂残余往往会引起严重的炎症反应．因此，需采用长时间透析等方式彻底去除有机溶剂及未反应的交联剂等，但长时间的透析不仅耗时，还会导致凝胶网络过度溶胀，凝胶敷料的内部结构被破坏．为克服上述问题，目前主要采用以下２种策略来实现水凝胶生物相容性的改善：一是选择低毒的天然来源的交联剂，如京尼平是植物杜仲中提取的栀子苷经过β葡萄糖苷酶水解的产物，但使用京尼平交联的ＣＳ凝胶呈蓝色，凝胶的透明度会受到一定程度的影响［２１］．二是对ＣＳ进行化学改性，改善其水溶性的同时引入其他官能团实现壳聚糖的交联，从而避免醛类小分子交联剂的使用．如陈凯等［２２］采用水溶性良好的羧甲基化壳聚糖与ＰＶＡ、海藻酸钠复合，通过组分间的氢键、席夫碱相互作用而获得的复合水凝胶对细胞生长无副作用，有良好的生物相容性；童泽鑫等［２３］利用羧丁酰壳聚糖接枝小分子胶原蛋白肽，以氧化普鲁兰多糖为交联剂，通过席夫碱反应制备得到羧丁酰壳聚糖／氧化普鲁兰复合水凝胶，体外细胞实验结果表明该水凝胶具有良好的生物相容性．２．２ 抗菌性伤口愈合过程中的主要障碍是细菌感染，受损的组织失去屏障的保护后极易受到金黄色葡萄球菌、大肠杆菌等的侵袭．因此，水凝胶中往往会加入抗生素等抗菌性物质，但抗生素容易使细菌产生耐药性．以ＣＳ为原料构筑的水凝胶具有良好的抗菌性，依据相互作用理论模型，ＣＳ分子中含有游离的氨基，易被Ｈ＋质子化，质子化的氨基带有正电荷，会与菌体细胞壁表面带负电荷的蛋白质、磷脂等产生静电吸引，继而破坏细菌的细胞膜导致细胞内成分泄漏，或者通过改变细菌外膜的渗透性，阻碍细菌对营养物质的吸收，使细菌缺乏营养而死亡［２４］．但也有研究者提出了不同的观点，认为ＣＳ中自由氨基（非质子化氨基）含量越高，抑菌能力越强．如Ｌｕ等［２５］将ＣＳ溶解于ＬｉＯＨ／ＫＯＨ／尿素碱性溶液中，以含有醛基端基的四臂聚乙二醇为交联剂，通过席夫碱反应制备ＣＳ水凝胶，同时加入含有端氨基的四臂聚乙二醇，对交联网络结构进行调节．抑菌实验结果表明，相比用酸溶解，采用ＬｉＯＨ／ＫＯＨ／尿素碱性溶液溶解的ＣＳ，由于溶解主要通过破坏ＣＳ分子间的氢键作用实现，而非因酸性下的氨基质子化实现，因此ＣＳ结构中自由氨基得以保留，在含端氨基的四臂聚乙二醇的协同作用下，该凝胶对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌的抗菌率接近１００％．李明等［２６］以羧甲基壳聚糖、氧化淀粉和单宁酸为原料，利用席夫碱反应制备羧甲基壳聚糖复合水凝胶，证明羧甲基壳聚糖上的自由氨基可以与细菌结合，破坏细菌细胞壁的完整性，抑菌活性高．此外，Ｘｕｅ等［２７］将ＣＳ分子改性成为壳聚糖季铵盐，同时提高了ＣＳ的水溶性和抗菌能力．一般认为，壳聚糖季铵盐中季铵阳离子可与细菌细胞壁表面的酸性高分子相互作用，进一步改变细胞膜通透性，从而阻止营养物质透过细胞壁，使细菌不能进行新陈代谢，达到抗菌的目的［２８］．２．３ 黏合性和强度水凝胶作为伤口敷料需要与伤口组织直接接触，其黏合性是评价水凝胶伤口敷料性能的标准之一．水凝胶良好的黏合性不仅可以减少传统敷料缠绕四肢给患者带来的束缚感，还可以促进凝胶内部负载的活性物质如生长因子等与伤口之间的相互作用．Ｙａｎｇ等［２９］发现黏合缝合拓扑可进一步加强水凝胶与皮肤之间的黏合强度．他们在丙烯酸弹性体（ＶＨＢ）表面加入ＣＳ酸性溶液，ＣＳ与ＶＨＢ表面可形成亚胺键和离子键，随后利用ＮＨ２与ＯＨ官能之间的氢键作用，ＣＳ链段可进入水凝胶内部与聚丙烯酰胺原位形成网络拓扑结构，由于这种拓扑结构强度与皮肤强度相当，该水凝胶对皮肤表现出较高的黏合强度．此外，在水凝胶的黏合性设计上也需考虑不同的使用场景，如对大量出血或者存在大量体液的伤口，需考虑水凝胶在湿态下的黏合强度．Ｄｕ等［３０］将疏水改性壳聚糖乳酸酯与咖啡酸改性的壳聚糖整合，制备了组织黏合性水凝胶．疏水改性可以排除血液和体液对黏结的干扰，促进咖啡酸修饰的壳聚糖中邻醌基团与组织表面胺或硫醇基团生成共价键，实现对湿性伤口的黏合．对于脚踝、膝盖、腕部等关节部位的伤口敷料，还需要考虑关节频繁运动和弯曲对凝胶强度的要求，一般可以通过调整交联密度或交联方式来控制水凝胶的机械性能．而双网络结构（ｄｏｕｂｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋ）由于具有双层交联的网络结构，可以有效改善凝胶的强度和韧性，常用于凝胶敷料的构筑．如Ｗａｎｇ等［３１］在儿茶酚改性的甲基丙烯酰壳聚糖和甲基丙烯酰壳聚糖形成的共价６３２杭州师范大学学报（自然科学版）２０２３年 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.交联网络基础上，利用儿茶酚基团与Ｆｅ３＋之间的鳌合作用，构筑了双网络结构，提高了水凝胶的机械强度，并且由于儿茶酚基团与组织表面基团（氨基、巯基和咪唑基团等）存在共价相互作用，水凝胶对组织有较好的黏合能力，其搭接剪切强度可达到１８ｋＰａ，为商品化的胶原蛋白胶的６倍．２．４ 止血性能ＣＳ与血液接触时，ＣＳ上的游离氨基可以和血浆蛋白或血细胞上的酸性基团相互作用引起血栓，该过程通常被理解为血浆蛋白在ＣＳ上吸附，促进了血小板的黏附和激活，导致血栓形成从而达到凝血效果［３２］．在实际应用中凝胶敷料要达到止血效果，需要与创口表面紧密黏附．从分子结构上看，ＣＳ是甲壳素Ｎ 脱乙酰基的产物，与组织间的静电作用较弱，因此依赖氨基阳离子实现组织黏附的ＣＳ水凝胶止血能力有限，研究者们主要通过在凝胶中引入可与组织发生共价作用的基团或电荷来改善其止血效果．Ｓｕｎｄａｒａｍ等［３３］将纳米生物玻璃（ｎａｎｏ ｂｉｏｇｌａｓｓ，ｎＢＧ）和ＣＳ溶液混合，通过溶胶 凝胶法制备了ＣＳ／ｎＢＧ复合水凝胶．该水凝胶具有优秀的止血性能，这源于ＣＳ的质子化氨基基团与ｎＢＧ释放的Ｓｉ、Ｃａ、Ｐ等元素成分（以离子或离子基团形式）发生协同作用，激活了不同类型的凝血因子从而达到快速止血的效果．张冬英［３４］制备的儿茶酚功能化壳聚糖／牡蛎肽温敏水凝胶能够明显缩短体外凝血时间达到高效止血作用，其中儿茶酚功能化壳聚糖组分可以提高组织中蛋白质的合成效率，促进血管、肉芽组织生成，为创伤愈合提供合适环境．２．５ 抗氧化性长时间的炎症反应会使机体产生大量的活性氧（ｒｅａｃｔｉｖｅｏｘｙｇｅｎｓｐｅｃｉｅｓ，ＲＯＳ），当细胞无法抵抗高浓度的ＲＯＳ时就会出现阻碍伤口愈合的情况，所以伤口修复时还需注意伤口微环境中的ＲＯＳ浓度．因此功能性伤口敷料需要具有一定的抗氧化性及降低炎症作用的效果．李航婷等［３５］以鳗鱼鱼鳔胶原蛋白、ＣＳ和海藻酸钠为原料与Ｃａ２＋交联制得水凝胶．该水凝胶材料含有鳗鱼鱼鳔胶原蛋白，具有较好的抗氧化活性，与对照组相比，实验小鼠血清内的炎症因子（白介素 ６、白介素 １β、肿瘤坏死因子）含量均减少，表明该ＣＳ基水凝胶可以抑制炎症反应的发生，有效促进伤口的愈合．Ｂｅｒｇｏｎｚｉ等［３６］将α 生育酚（维生素Ｅ，ＶｉｔＥ）与ＣＳ溶液反应制得含有ＶｉｔＥ的ＣＳ基油墨，通过３Ｄ打印获得具有抗氧化活性的支架，以帮助慢性伤口愈合．该支架在具有优良机械特性的同时，能缓慢释放ＶｉｔＥ，从而具有优良的自由基清除能力，为组织的再生创造了良好的环境．Ｈａｏ等［３７］以硼酸盐保护的二氮二醇酯修饰的壳聚糖（ｃｈｉｔｏｓａｎｍｏｄｉｆｉｅｄｂｙｂｏｒｏｎａｔｅ ｐｒｏｔｅｃｔｅｄｄｉａｚｅｎｉｕｍｄｉｏｌａｔ，ＣＳ Ｂ ＮＯ）为原料制备了一种可注射的水凝胶，ＣＳ Ｂ ＮＯ可以响应ＲＯＳ刺激而释放ＮＯ，从而调节缺血／再灌注（ｉｓｃｈｅｍｉａ／ｒｅｐｅｒｆｕｓｉｏｎｉｎｊｕｒｙ，Ｉ／Ｒ）损伤后的ＲＯＳ／ＮＯ失衡．结果表明，在小鼠心肌Ｉ／Ｒ损伤模型中，ＣＳ Ｂ ＮＯ与传统释放ＮＯ的水凝胶相比，能更有效地减轻心脏损伤，促进心脏修复并改善心脏功能．调节ＲＯＳ／ＮＯ可激活抗氧化防御系统，从而调节Ｎｒｆ２ Ｋｅａｐ１通路来防止Ｉ／Ｒ损伤诱导的氧化应激，抑制ＮＦ κＢ信号转导通路的过度激活来减少炎症．２．６ 活性物质负载在临床中，药物缓释系统是一类用于人体内部的可以定点、定向控制药物释放的技术．利用水凝胶通过物理包埋固定化技术携带药物后，可以在特定的时间和环境下，使药物在体内通过扩散缓慢释放，同时水凝胶的降解也会进一步释放药物，使药物利用率和功效大大提高．ＣＳ在生物组织工程中对细胞的生长和增殖具有良好的效果，将生长因子、抗生素、疫苗等包埋在ＣＳ水凝胶中，不仅可以实现负载药物释放和输送，还可以发挥ＣＳ本身的优良作用．韩佳岐等［３８］制备了一种邻苯二酚改性的壳聚糖水凝胶用于血管内皮生长因子的负载，具有良好的药物释放能力和抗菌性．Ｔａｎ等［３９］将ＣＳ与羧甲基化西米纸浆（ｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｓａｇｏｐｕｌｐ，ＣＭＳＰ）通过电子束辐交联获得水凝胶，该水凝胶具有ｐＨ敏感性：在酸性介质中，ＣＭＳＰ中的羧酸基团和ＣＳ中的氨基基团被质子化，水凝胶不发生溶胀，可限制负载药物的释放；当ｐＨ为６．８时，ＣＭＳＰ的羧基基团和ＣＳ的氨基去质子化，凝胶发生溶胀，药物开始释放且缓释时间可达３２ｈ．３ 结论与展望综上所述，水凝胶伤口敷料在应用中不仅需要满足止血、抗菌等基础性能要求，还需要满足促进皮肤再７３２ 第３期黄雨欣，等：基于壳聚糖的水凝胶用于伤口敷料的研究进展Copyright ©博看网. All Rights Reserved.生、防止产生瘢痕等更加复杂的应用要求，如根据伤口愈合不同阶段（炎症、增生、成熟）的特点，有效结合伤口微环境变化，发展具有皮肤生理结构和生理微环境的ＣＳ基敷料．这对水凝胶敷料的生物相容性、机械强度、湿性环境的黏合性能等提出了更高的要求．目前，基于ＣＳ的伤口敷料研究大多停留在实验室阶段，鲜有研究涉及ＣＳ衍生物或ＣＳ基凝胶与伤口接触后的代谢物对伤口愈合过程的影响及潜在风险．探索绿色环保、安全性高、成本低廉、适应人体多种需求的ＣＳ基水凝胶敷料的设计及制备方法，并且逐渐实现从外敷向人体内部组织的应用，这是以ＣＳ为代表的天然抗菌性多糖基水凝胶材料研究的重要内容和长远目标．参考文献：［１］ＹＯＮＥＴＡＮＩＹ，ＫＵＲＯＫＡＷＡＭ，ＡＭＡＮＯＨ，ｅｔａｌ．Ｔｈｅｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｉｎｆｌｕｅｎｃｅｄｅｆｆｅｃｔｉｖｅｎｅｓｓｏｆｃｒｙｏｔｈｅｒａｐｙａｆｔｅｒａｎｔｅｒｉｏｒｃｒｕｃｉａｔｅｌｉｇａｍｅｎｔｒｅｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ：ｃａｓｅ ｃｏｎｔｒｏｌｓｔｕｄｙｃｏｍｐａｒｉｎｇｇａｕｚｅｖｅｒｓｕｓｆｉｌｍｄｒｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］．Ａｒｔｈｒｏｓｃｏｐｙ，ＳｐｏｒｔｓＭｅｄｉｃｉｎｅ，ａｎｄＲｅｈａｂｉｌｉｔａｔｉｏｎ，２０２２，４（３）：ｅ９６５ ｅ９６８．［２］ＧＡＯＢＢ，ＧＵＯＭＺ，ＬＹＵＫ，ｅｔａｌ．Ｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｄｒｅｓｓｉｎｇ：ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔｓｉｌｋｆｉｂｒｏｉｎｂａｓｅｄｍｉｃｒｏｎｅｅｄｌｅｄｒｅｓｓｉｎｇ（ｉ ＳＭＤ）［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２１，３１（３）：２１７００１８．［３］ＣＨＥＮＷＨ，ＣＨＥＮＱＷ，ＣＨＥＮＱ，ｅｔａｌ．Ｂｉｏｍｅｄｉｃａｌｐｏｌｙｍｅｒｓ：ｓｙｎｔｈｅｓｉｓ，ｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＳｃｉｅｎｃｅＣｈｉｎａＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，２０２２，６５（６）：１０１０ １０７５．［４］ＫＡＬＡＮＴＡＲＩＫ，ＭＯＳＴＡＦＡＶＩＥ，ＳＡＬＥＨＢ，ｅｔａｌ．Ｃｈｉｔｏｓａｎ／ＰＶＡｈｙｄｒｏｇｅｌｓｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄｗｉｔｈｇｒｅｅｎｓｙｎｔｈｅｓｉｚｅｄｃｅｒｉｕｍｏｘｉｄｅｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓｆｏｒｗｏｕｎｄｈｅａｌｉｎｇａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０２０，１３４：１０９８５３．［５］鲁程程，于振坤，杨园园，等．聚丙烯酸 Ａｌ３＋／壳聚糖复合双网络水凝胶的制备与性能［Ｊ］．复合材料学报，２０２２，３９（１２）：５９１２ ５９２２．［６］ＹＡＮＧＣ，ＧＡＯＬＬ，ＬＩＵＸＹ，ｅｔａｌ．ＩｎｊｅｃｔａｂｌｅＳｃｈｉｆｆｂａｓｅｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｆｏｒｉｎｔｒａｏｃｕｌａｒｄｒｕｇｌｏａｄｉｎｇａｎｄｒｅｌｅａｓｅ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｍｅｄｉｃａｌＭａｔｅｒｉａｌｓＲｅｓｅａｒｃｈ，２０１９，１０７（９）：１９０９ １９１６．［７］ＨＹＵＮＡＪ，ＳＥＵＮＧＨＹＵＮＳ．Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅｌｉｖｉｎｇｍａｔｅｒｉａｌｓｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄｗｉｔｈｔｈｅｄｙｎａｍｉｃｃｏｖａｌｅｎｔｉｎｔｅｒｆａｃｅｂｅｔｗｅｅｎｓｙｎｔｈｅｔｉｃｐｏｌｙｍｅｒｓａｎｄｅｎｇｉｎｅｅｒｅｄ犅．狊狌犫狋犻犾犻狊［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０２２，１４（１８）：２０７２９ ２０７３８．［８］ＷＡＮＧＸＹ，ＳＯＮＧＲＪ，ＪＯＨＮＳＯＮＭ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｊｅｃｔａｂｌｅｃｈｉｔｏｓａｎ ｂａｓｅｄｓｅｌｆ ｈｅａｌａｂｌｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｙｓｔｅｍａｓａｎａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］．Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，２０２１，１４（２０）：５９５６．［９］童艳萍，肖艳．双重动态化学键交联水凝胶的制备及性能［Ｊ］．功能高分子学报，２０２０，３３（３）：３０５ ３１２．［１０］ＺＨＡＮＧＪＨ，ＣＡＯＬＭ，ＣＨＥＮＹＫ．Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌｌｙｒｏｂｕｓｔ，ｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇａｎｄｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｒｕｂｂｅｒｗｉｔｈｄｕａｌｄｙｎａｍｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｎｂｏｎｄｓａｎｄｂｏｒａｔｅｅｓｔｅｒｂｏｎｄｓ［Ｊ］．ＥｕｒｏｐｅａｎＰｏｌｙｍｅｒＪｏｕｒｎａｌ，２０２２，１６８：１１１１０３．［１１］ＣＡＩＴＴ，ＨＵＯＳＪ，ＷＡＮＧＴ，ｅｔａｌ．Ｓｅｌｆ ｈｅａｌａｂｌｅｔｏｕｇｈｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｈｙｄｒｏｇｅｌｓｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄｂｙｐｏｌｙ ｃｙｃｌｏｄｅｘｔｒｉｎｔｈｒｏｕｇｈｈｏｓｔ ｇｕｅｓｔｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０１８，１９３：５４ ６１．［１２］ＨＵＡＮＧＧ，ＴＡＮＧＺＦ，ＰＥＮＧＳＷ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｈｙｄｒｏｐｈｏｂｉｃｈｙｄｒｏｇｅｌｓｉｎｔｏａｓｔｒｏｎｇｌｙａｄｈｅｓｉｖｅａｎｄｔｏｕｇｈｈｙｄｒｏｇｅｌｂｙｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ［Ｊ］．Ｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０２２，５５（１）：１５６ １６５．［１３］ＤＩＮＧＣＣ，ＴＩＡＮＭＤ，ＦＥＮＧＲ，ｅｔａｌ．Ｎｏｖｅｌｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｌｗｉｔｈｉｎｊｅｃｔａｂｌｅ，ｐＨ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ，ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，ｐｒｏｍｏｔｉｎｇｗｏｕｎｄ ｈｅａｌｉｎｇ，ａｎｄｈｅｍｏｓｔａｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｌｌａｇｅｎａｎｄｃｈｉｔｏｓａｎ［Ｊ］．ＡＣＳＢｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，６（７）：３８５５ ３８６７．［１４］ＸＵＪＰ，ＷＯＮＧＣＷ，ＨＳＵＳＨ．Ａｎｉｎｊｅｃｔａｂｌｅ，ｅｌｅｃｔｒｏｃｏｎｄｕｃｔｉｖｅｈｙｄｒｏｇｅｌ／ｓｃａｆｆｏｌｄｆｏｒｎｅｕｒａｌｒｅｐａｉｒａｎｄｍｏｔｉｏｎｓｅｎｓｉｎｇ［Ｊ］．ＣｈｅｍｉｓｔｒｙｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２０，３２（２４）：１０４０７ １０４２２．［１５］ＡＢＤＵＬ ＭＯＮＥＭＭＭ，ＫＡＭＯＵＮＥＡ，ＡＨＭＥＤＤＭ，ｅｔａｌ．Ｌｉｇｈｔ ｃｕｒｅｄｈｙａｌｕｒｏｎｉｃａｃｉｄｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｕｓｉｎｇｒｉｂｏｆｌａｖｉｎａｓａｐｈｏｔｏｉｎｉｔｉａｔｏｒｆｏｒｂｏｎｅｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ［Ｊ］．ＪｏｕｒｎａｌｏｆＴａｉｂａｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙＭｅｄｉｃａｌＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０２１，１６（４）：５２９ ５３９．［１６］丁海昌．ＵＶ交联壳聚糖水凝胶的可控合成与ｐＨ／温度响应性溶胀行为［Ｄ］．哈尔滨：哈尔滨工业大学，２０２０．［１７］ＨＡＹＪ，ＰＨＵＯＮＧＬＴ，ＫＹＵＮＧ ＨＥＥＨ，ｅｔａｌ．Ｔｕｎａｂｌｅａｎｄｈｉｇｈｔｉｓｓｕｅａｄｈｅｓｉｖｅｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｉｎｊｅｃｔａｂｌｅｃｈｉｔｏｓａｎｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｌｓｔｈｒｏｕｇｈｐｏｌｙｍｅｒａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅｍｏｄｕｌａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０２１，２６１：１１７８１０．［１８］ＨＵＷＱ，ＬＩＵＭ，ＹＡＮＧＸＳ，ｅｔａｌ．Ｍｏｄｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｃｈｉｔｏｓａｎｇｒａｆｔｅｄｗｉｔｈｃｏｌｌａｇｅｎｐｅｐｔｉｄｅｂｙｅｎｚｙｍｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０１９，２０６：４６８ ４７５．［１９］ＣＨＥＮＬ，ＣＨＥＮＹ，ＺＨＡＮＧＲ，ｅｔａｌ．Ｇｌｕｃｏｓｅ ａｃｔｉｖａｔｅｄｎａｎｏｃｏｎｆｉｎｅｍｅｎｔｓｕｐｒａｍｏｌｅｃｕｌａｒｃａｓｃａｄｅｒｅａｃｔｉｏｎ犻狀狊犻狋狌ｆｏｒｄｉａｂｅｔｉｃｗｏｕｎｄｈｅａｌｉｎｇ［Ｊ］．ＡＣＳＮａｎｏ，２０２２，１６（６）：９９２９ ９９３７．［２０］ＢＯＺＵＹＵＫＵ，ＤＯＧＡＮＮＯ，ＫＩＺＩＬＥＬＳ．ＤｅｅｐｉｎｓｉｇｈｔｉｎｔｏＰＥＧｙｌａｔｉｏｎｏｆｂｉｏａｄｈｅｓｉｖｅｃｈｉｔｏｓａｎｎａｎｏｐａｒｔｉｃｌｅｓ：ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｓｔｕｄｙｆｏｒｔｈｅｋｅｙｐａｒａｍｅｔｅｒｓｔｈｒｏｕｇｈａｒｔｉｆｉｃｉａｌｎｅｕｒａｌｎｅｔｗｏｒｋｍｏｄｅｌ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０１８，１０（４０）：３３９４５ ３３９５５．［２１］ＮＥＲＩ ＮＵＭＡＩＡ，ＰＥＳＳＯＡＭＧ，ＰＡＵＬＩＮＯＢＮ，ｅｔａｌ．Ｇｅｎｉｐｉｎ：ａｎａｔｕｒａｌｂｌｕｅｐｉｇｍｅｎｔｆｏｒｆｏｏｄａｎｄｈｅａｌｔｈｐｕｒｐｏｓｅｓ［Ｊ］．ＴｒｅｎｄｓｉｎＦｏｏｄＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，２０１７，６７：２７１ ２７９．８３２杭州师范大学学报（自然科学版）２０２３年 Copyright ©博看网. All Rights Reserved.［２２］陈凯，柴琦，王丰艳，等．基于３Ｄ打印构建载银聚乙烯醇 羧甲基壳聚糖 海藻酸钠水凝胶伤口敷料及性能表征［Ｊ］．复合材料学报，２０２２，３９（１２）：５８７９ ５８９１．［２３］童泽鑫，徐海星，樊李红，等．羧丁酰壳聚糖／氧化普鲁兰复合水凝胶的制备及其性能［Ｊ］．武汉大学学报（理学版），２０２１，６７（４）：３４６ ３５２．［２４］ＴＡＮＧＲＬ，ＺＨＡＮＧＹ，ＺＨＡＮＧＹ，ｅｔａｌ．Ｓｙｎｔｈｅｓｉｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｚａｔｉｏｎｏｆｃｈｉｔｏｓａｎｂａｓｅｄｄｙｅｃｏｎｔａｉｎｉｎｇｑｕａｔｅｒｎａｒｙａｍｍｏｎｉｕｍｇｒｏｕｐ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０１６，１３９：１９１ １９６．［２５］ＬＵＪＷ，ＣＨＥＮＹ，ＤＩＮＧＭ，ｅｔａｌ．Ａ４ａｒｍ ＰＥＧｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｃｒｏｓｓｌｉｎｋｅｄｃｈｉｔｏｓａｎｈｙｄｒｏｇｅｌｓａｓａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０２２，２７７：１１８８７１．［２６］李明，刘杨，龚浩，等．羧甲基壳聚糖复合水凝胶的制备及其性能研究［Ｊ］．中国海洋药物，２０２２，４１（２）：１９ ２７．［２７］ＸＵＥＨ，ＨＵＬＣ，ＸＩＯＮＧＹ，ｅｔａｌ．Ｑｕａｔｅｒｎｉｚｅｄｃｈｉｔｏｓａｎ ｍａｔｒｉｇｅｌ ｐｏｌｙａｃｒｙｌａｍｉｄｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓａｓｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｆｏｒｗｏｕｎｄｒｅｐａｉｒａｎｄｒｅｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒｓ，２０１９，２２６：１１５３０２．［２８］ＴＡＮＨＬ，ＭＡＲ，ＬＩＮＣＣ，ｅｔａｌ．Ｑｕａｔｅｒｎｉｚｅｄｃｈｉｔｏｓａｎａｓａｎａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｇｅｎｔ：ａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙ，ｍｅｃｈａｎｉｓｍｏｆａｃｔｉｏｎａｎｄｂｉｏｍｅｄｉｃａｌａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｉｎｏｒｔｈｏｐｅｄｉｃｓ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｏｌｅｃｕｌａｒＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０１３，１４（１）：１８５４ １８６９．［２９］ＹＡＮＧＪＷ，ＢＡＩＲＢ，ＬＩＪＹ，ｅｔａｌ．Ｄｅｓｉｇｎｍｏｌｅｃｕｌａｒｔｏｐｏｌｏｇｙｆｏｒｗｅｔ ｄｒｙａｄｈｅｓｉｏｎ［Ｊ］．ＡＣＳＡｐｐｌｉｅｄＭａｔｅｒｉａｌｓ＆Ｉｎｔｅｒｆａｃｅｓ，２０１９，１１（２７）：２４８０２ ２４８１１．［３０］ＤＵＸＣ，ＬＩＵＹＪ，ＹＡＮＨＹ，ｅｔａｌ．Ａｎｔｉ ｉｎｆｅｃｔｉｖｅａｎｄｐｒｏ ｃｏａｇｕｌａｎｔｃｈｉｔｏｓａｎ ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｌｔｉｓｓｕｅａｄｈｅｓｉｖｅｆｏｒｓｕｔｕｒｅｌｅｓｓｗｏｕｎｄｃｌｏｓｕｒｅ［Ｊ］．Ｂｉｏｍａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０２０，２１（３）：１２４３ １２５３．［３１］ＷＡＮＧＬ，ＺＨＡＮＧＸＨ，ＹＡＮＧＫ，ｅｔａｌ．Ａｎｏｖｅｌｄｏｕｂｌｅ ｃｒｏｓｓｌｉｎｋｉｎｇ ｄｏｕｂｌｅ ｎｅｔｗｏｒｋｄｅｓｉｇｎｆｏｒｉｎｊｅｃｔａｂｌｅｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｅｎｈａｎｃｅｄｔｉｓｓｕｅａｄｈｅｓｉｏｎａｎｄａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｃａｐａｂｉｌｉｔｙｆｏｒｗｏｕｎｄｔｒｅａｔｍｅｎｔ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＦｕｎｃｔｉｏｎａｌＭａｔｅｒｉａｌｓ，２０２０，３０（１）：１９０４１５６．［３２］ＤＩＮＧＣＣ，ＴＩＡＮＭＤ，ＦＥＮＧＲ，ｅｔａｌ．Ｎｏｖｅｌｓｅｌｆ ｈｅａｌｉｎｇｈｙｄｒｏｇｅｌｗｉｔｈｉｎｊｅｃｔａｂｌｅ，ｐＨ ｒｅｓｐｏｎｓｉｖｅ，ｓｔｒａｉｎ ｓｅｎｓｉｔｉｖｅ，ｐｒｏｍｏｔｉｎｇｗｏｕｎｄ ｈｅａｌｉｎｇ，ａｎｄｈｅｍｏｓｔａｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｂａｓｅｄｏｎｃｏｌｌａｇｅｎａｎｄｃｈｉｔｏｓａｎ［Ｊ］．ＡＣＳＢｉｏｍａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，２０２０，６（７）：３８５５ ３８６７．［３３］ＳＵＮＤＡＲＡＭＭＮ，ＡＭＩＲＴＨＡＬＩＮＧＡＭＳ，ＭＯＮＹＵ，ｅｔａｌ．Ｉｎｊｅｃｔａｂｌｅｃｈｉｔｏｓａｎ ｎａｎｏｂｉｏｇｌａｓｓｃｏｍｐｏｓｉｔｅｈｅｍｏｓｔａｔｉｃｈｙｄｒｏｇｅｌｆｏｒｅｆｆｅｃｔｉｖｅｂｌｅｅｄｉｎｇｃｏｎｔｒｏｌ［Ｊ］．ＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＪｏｕｒｎａｌｏｆＢｉｏｌｏｇｉｃａｌＭａｃｒｏｍｏｌｅｃｕｌｅｓ，２０１９，１２９：９３６ ９４３．［３４］张冬英．儿茶酚功能化壳聚糖／牡蛎肽温敏水凝胶的制备及其性能研究［Ｄ］．湛江：广东海洋大学，２０２０．［３５］李航婷，金明月，李诺营，等．鱼鳔胶原蛋白 壳聚糖 海藻酸钠水凝胶促小鼠皮肤伤口愈合研究［Ｊ］．湖北农业科学，２０２２，６１（１０）：１２７ １３１．［３６］ＢＥＲＧＯＮＺＩＣ，ＢＩＡＮＣＨＥＲＡＡ，ＲＥＭＡＧＧＩＧ，ｅｔａｌ．Ｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｌｅ３Ｄｐｒｉｎｔｅｄｃｈｉｔｏｓａｎ ｂａｓｅｄｓｃａｆｆｏｌｄｓｃｏｎｔａｉｎｉｎｇα ｔｏｃｏｐｈｅｒｏｌｓｈｏｗｉｎｇａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔａｎｄａｎｔｉｍｉｃｒｏｂｉａｌａｃｔｉｖｉｔｙ［Ｊ］．ＡｐｐｌｉｅｄＳｃｉｅｎｃｅｓ，２０２１，１１（１６）：７２５３．［３７］ＨＡＯＴ，ＱＩＡＮＭ，ＺＨＡＮＧＹＴ，ｅｔａｌ．Ａｎｉｎｊｅｃｔａｂｌｅｄｕａｌ ｆｕｎｃｔｉｏｎｈｙｄｒｏｇｅｌｐｒｏｔｅｃｔｓａｇａｉｎｓｔｍｙｏｃａｒｄｉａｌｉｓｃｈｅｍｉａ／ｒｅｐｅｒｆｕｓｉｏｎｉｎｊｕｒｙｂｙｍｏｄｕｌａｔｉｎｇＲＯＳ／ＮＯｄｉｓｅｑｕｉｌｉｂｒｉｕｍ［Ｊ］．ＡｄｖａｎｃｅｄＳｃｉｅｎｃｅ，２０２２，９（１５）：２１０５４０８．［３８］韩佳岐，田瑗，姜秋，等．负载血管内皮生长因子的邻苯二酚壳聚糖体外药物缓释性能及抗菌性研究［Ｊ］．中国实验诊断学，２０２２，２６（３）：４１３ ４１８．［３９］ＴＡＮＬＳ，ＴＡＮＨＬ，ＤＥＥＫＯＮＤＡＫ，ｅｔａｌ．Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎｏｆｒａｄｉａｔｉｏｎｃｒｏｓｓ ｌｉｎｋｅｄｄｉｃｌｏｆｅｎａｃｓｏｄｉｕｍｌｏａｄｅｄｃａｒｂｏｘｙｍｅｔｈｙｌｓａｇｏｐｕｌｐ／ｃｈｉｔｏｓａｎｈｙｄｒｏｇｅｌｆｏｒｅｎｔｅｒｉｃａｎｄｓｕｓｔａｉｎｅｄｄｒｕｇｄｅｌｉｖｅｒｙ［Ｊ］．ＣａｒｂｏｈｙｄｒａｔｅＰｏｌｙｍｅｒＴｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓａｎｄＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓ，２０２１，２：１０００８４．犚犲狊犲犪狉犮犺犘狉狅犵狉犲狊狊狅犳犆犺犻狋狅狊犪狀 犫犪狊犲犱犎狔犱狉狅犵犲犾狊犳狅狉犠狅狌狀犱犇狉犲狊狊犻狀犵狊ＨＵＡＮＧＹｕｘｉｎ，ＷＡＮＧＷｅｉ，ＹＡＮＧＴａｏ，ＳＵＮＪｕｎ，ＷＵＹａｎｔｏｎｇ，ＬＩＡＮＧＹｕａｎｙｕａｎ（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＭａｔｅｒｉａｌ，ＣｈｅｍｉｓｔｒｙａｎｄＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＨａｎｇｚｈｏｕＮｏｒｍａｌＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１１１２１，Ｃｈｉｎａ）犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓａｒｅｗｉｄｅｌｙｕｓｅｄｉｎｃｌｉｎｉｃａｌｔｒｅａｔｍｅｎｔｂｅｃａｕｓｅｏｆｔｈｅｉｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｒｏｍｏｔｉｎｇｗｏｕｎｄｈｅａｌｉｎｇａｎｄｐｒｏｔｅｃｔｉｎｇｗｏｕｎｄｓｆｒｏｍｉｎｆｅｃｔｉｏｎ．Ｈｙｄｒｏｇｅｌｓｂａｓｅｄｏｎｎａｔｕｒａｌｐｏｌｙｓａｃｃｈａｒｉｄｅｃｈｉｔｏｓａｎ，ｗｈｉｃｈｈａｖｅａｕｎｉｑｕｅｔｈｒｅｅ ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｎｅｔｗｏｒｋｓｔｒｕｃｔｕｒｅｆｏｒｗｏｕｎｄｈｅａｌｉｎｇ，ｈａｖｅａｔｔｒａｃｔｅｄｅｘｔｅｎｓｉｖｅａｔｔｅｎｔｉｏｎｓｉｎａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｏｆｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓ．Ｂａｓｅｄｏｎｔｈｅｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓ，ｓｕｃｈａｓｂｉｏｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ，ａｎｔｉｂａｃｔｅｒｉａｌｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ａｄｈｅｓｉｏｎａｎｄｓｔｒｅｎｇｔｈ，ｈｅｍｏｓｔａｔｉｃｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄａｎｔｉｏｘｉｄａｎｔｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓ，ｔｈｉｓｐａｐｅｒｓｕｍｍａｒｉｚｅｄｒｅｌａｔｉｖｅｒｅｓｅａｒｃｈｅｓｏｎｄｅｓｉｇｎａｎｄｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｏｆｃｈｉｔｏｓａｎ ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｌｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓ，ａｎｄｌｏｏｋｅｄｆｏｒｗａｒｄｔｏｔｈｅｆｕｔｕｒｅｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｎｄａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｐｒｏｓｐｅｃｔｓｏｎｃｈｉｔｏｓａｎ ｂａｓｅｄｈｙｄｒｏｇｅｌｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｃｈｉｔｏｓａｎ；ｈｙｄｒｏｇｅｌｓ；ｗｏｕｎｄｄｒｅｓｓｉｎｇｓ９３２ 第３期黄雨欣，等：基于壳聚糖的水凝胶用于伤口敷料的研究进展Copyright ©博看网. 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自修复水凝胶
编号功能高分子设计（论文）题目：自修复水凝胶化学与材料工程学高分子材料与工程专业学号1050212219学生姓名范玉丽指导教师袁妍刘敬成二〇一五年四月自修复水凝胶高分子材料1202 范玉丽1050212219摘要：自修复材料近几年以其优异的损伤管理性能备受关注,而在这些自修复材料中自愈性水凝胶由其良好的亲水性等而在医用方面尤为突出.这种软物质由具有动态特性的交联网络构建形成.这种材料具有本征性的自愈性,一方面可对外界破坏造成的损伤,进行自我修复.另一方面动态化学键对多种环境刺激具有响应性,能自我调节以适应环境变化,为将自愈性水凝胶开发为自适性多功能智能新材料奠定了基础.水凝胶具有优越的生物相容性以及和生物组织的相似性,在生物医用材料中如药物控制释放、组织工程修复、生物仿生等领域发挥着越来越大的作用,而开发具有自愈性的多功能智能水凝胶,将进一步拓展其应用.综述了近来基于动态化学的自愈性水凝胶的制备及其在生物医用材料领域中的应用研究.[1]关键词：自修复、水凝胶、物理型、化学型引文：材料的力学强度来自于结构的稳定性,而其实现自愈则需要本身产生流动相,二者是相互矛盾与相互协同的关系.水凝胶软而脆,结构内缺少分子链间相互作用,交联结构不具有动态特性,体系中仍然缺乏流动相,难以实现自愈.自20世纪80年代末,美国军方首先提出了智能材料和结构的概念,科学家一直在探索材料“自愈能力”的方法至今已有很多，如右图[2].据美国媒体3月5日报道,美国加州大学圣迭戈分校的生物工程学家加州大学圣迭戈分校的科学家们通过机械学原理创建一条“侧悬高分子链”,由水凝胶主体结构垂悬下来,给受损水凝胶部分一个可以攀附上来并重新粘合的机会,从而制出了自愈水凝胶早期的自愈性高分子材料主要集中于微胶囊、微管破裂引发再聚合实现修复损伤.早期材料的自愈性可以算是修补过程, 由于再聚合时需要引发相应的单体实现损伤部位的修补,因此这种自愈性通常只能实现一两次,无法重复修复损伤.目前的研究则更多集中在通过对材料本身的结构设计实现对材料损伤的自修复.这种自愈材料有赖于流动相机理,水凝胶中含有的水自然的充当了流动相,这种流动相分散了外界能量造成的冲击,并使材料在维持其骨架的情况下对物质和能量重新分配来达到新的平衡态.[1]正文1.物理型自愈合水凝胶[3]凝胶材料内部的氢键、疏水相互作用、静电作用、π-π堆叠等非共价键充当交联点,可通过他们的破坏和再形成实现自愈合的功能.有以下几种类型：疏水作用自愈合水凝胶、大分子扩散作用自愈合水凝胶、静电作用自愈合水凝胶、金属配体自愈合水凝胶疏水作用自愈合水凝胶：例：丙烯酰胺/辛基酚聚氧乙烯(4)醚丙烯酸酯疏水缔合水凝胶；将疏水基的甲基丙烯酸十八烷酯或丙烯酸二十二烷酯与亲水性的聚合物共聚反应,在亲水性聚合物网络中引入疏水相互作用,长的疏水性侧链在水溶液中聚集,充当可逆交联点.大分子扩散作用自愈合水凝胶：例：纳米粘土/高分子聚合物自愈合水凝胶将纳米粘土引入到凝胶体系中,其中纳米粘土在体系中充当交联点的作用,高分子单体与纳米粘土之间以氢键相结合,当凝胶发生破坏时,将破坏的凝胶断面相接触,界面附近的亲水性高分子链相互扩散再次形成非共价键,实现自愈合功能.研究发现,自愈合能力与纳米粘土百分含量、自愈合温度和接触时间有关.化学型自愈和水凝胶：化学型自愈合凝胶是指在凝胶分子内部引入化学键如酰腙键、亚胺键、双硫键、DA可逆共价键等,通过这些化学键的破坏和再结合以及可逆反应等实现凝胶的自愈合功能.现有如下几种类型：酰腙键自愈合水凝胶、双硫键自愈合水凝胶、芳基硼酸酯自愈合水凝胶、三硫酯自愈合水凝胶酰腙键自愈合水凝胶：酰腙键在动态非共价键中属于结合较稳定的一类,具有相对稳定的网络结构.在不同pH 值条件下,弹性模量随pH 降低略有增加,具有明显的频率依赖性,加入苯胺后,酰腙键的平衡受到影响,在中性条件下表现出了动态可逆的特性,而宏观上实现了自愈.自愈前后的水凝胶力学性能不存在明显差异.由于酰腙键和双硫键分别具有的酸碱响应和氧化还原响应,使得水凝胶在加入酸、碱、氧化还原物质时会出现溶胶-凝胶的转变,说明材料具有自适性.亚胺键自愈合水凝胶：亚胺键对于不同反应底物其平衡常数范围很广,如不同的氨基和醛基在不同环境下,包括在不同pH 值、不同溶剂体系等条件下存在丰富的变化情况,为材料提供了更多的可调控性. 目前广泛应用于生物医用材料中的高分子如壳聚糖、聚赖氨酸、聚乙烯亚胺、葡聚糖、蛋白质及多肽等物质含有丰富的氨基,且在现有的生物相容性高分子,如聚乙二醇上通过化学改性修饰上氨基与醛基也相对简单.在水凝胶被打孔后,界面提供的微小能量即使水凝胶产生流动相,一段时间后孔洞消失,界面变得模糊,材料完成自愈合此外,亚胺键的动态特性使得水凝胶在宏观上对外界环境具有多重响应的特征,并可在外力方向上产生自适性的调节.如体系中加入维生素B6衍生物如盐酸吡哆醛,由于吡哆醛与壳聚糖上的氨基具有更强的结合能力,因此原有的交联点被新的动态平衡取代,使得水凝胶崩解变成溶胶,类似的溶胶-凝胶变化也可以通过加入其他生物活性物质如赖氨酸等富含氨基的小分子调控动态平衡实现.此外,可以加入木瓜蛋白酶等对壳聚糖骨架进行降解,造成水凝胶的解体.在不同的外界刺激条件下,药物模型分子表现出不同的释放行为,具有可控释放的特点.值得一提的是,大分子蛋白药物,即溶菌酶在释放后活性几乎不受影响,为这一水凝胶在后续可能的在生物医用材料方面的应用提供了良好的基础对于开发生物医用的水凝胶,良好的生物相容性是不可或缺的.在生物组织之中,细胞是以三维形式分布的,因此,三维细胞培养也是目前细胞培养的新趋势.为了更好地模拟细胞生存环境,就要求在体外培养细胞时也能具有类似于体内的三维环境.生物相容性极好的水凝胶就是一种非常具有应用前景的细胞三维培养材料.同时,动态化学键的存在使得水凝胶内的细胞本身处于一种动态的环境之中,体内三维环境的变化会导致细胞生长状况及形态学的改变,而动态环境有助于细胞相互间的接触传递信息以及与环境的互动等.在动态水凝胶中,相对于二维培养环境可以更好地模拟这种变化,在更接近生理环境的状态下培养并观察细胞.同时,一种新兴的治疗手段——细胞治疗也受到了人们越来越多的关注.该疗法将具有特定功能的细胞在体外进行培养增殖后回输入注入病患体内进行治疗.而常规的输入手段是直接将细胞悬液注入静脉,这势必会导致注射细胞随血液循环、体液流动而大量流失,极大地影响了治疗效果.将细胞包覆于水凝胶内直接对患处进行注射则可以较好地解决上述的问题,实现更有效的主动靶向给药.这时,自愈性水凝胶的优势得到明显的体现,如制备过程简易温和,不会造成细胞活性的损失; 注射后破坏的水凝胶在患处实现自愈后保持了材料的相对完整性,可将细胞固定于患处,并保护细胞免受代谢系统的破坏. [2]三硫酯自愈合水凝胶：该类水凝胶中含有C=S双键和C—S单键,c=S双键可与自由基发生加成反应,生成新的C—S和C=S键,原有的两个C—s单键中有一个发生断裂形成新自由基进而与另一三硫酯单元发生反应,通过这一反应建立动态平衡,实现可逆加成一断裂链转移自由基聚合,最终实现自愈合功能.结语：水凝胶自愈技术虽好,目前却还停留在试验阶段,本人认为若研究出并掌握这一技术可用于各种可用于各种领域下,医学方面如近视、远视、白内障、骨膜修复等的治疗,还可以根据这一发现做成各种化妆品等,做新型玩具等总之有很好的前景.只是同是也要考虑下污染处理的问题,怎样让它在设定的时间降解同时又不影响其品质也是一问题.参考文献[1] 张亚玲，杨斌，许亮鑫，等. 基于动态化学的自愈性水凝胶及其在生物医用材料中的应用研究展望[J]. 化学学报. 2013(71): 485-492.[2] Lin B, Lu J. Self-healing mechanism of composite coatings obtained by phosphating and silicate sol post-sealing[J]. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2014, 24(8): 2723-2728.[3] 赵志桩，王法，张晓阳，等. 智能水凝胶研究进展[J]. 化学工程师. 2014, 28(1): 33-36.。
壳聚糖水凝胶的应用
壳聚糖水凝胶的应用
壳聚糖水凝胶在医疗领域有多种应用，具体如下：
1. 抗炎：壳聚糖凝胶属于一种天然的、无毒的医用高分子材料，具有抗炎的功效，可以用于治疗宫颈炎、阴道炎、宫颈柱状上皮异位等疾病引起的不适症状。
2. 修复损伤的皮肤：如果皮肤受到外伤，出现红肿、疼痛等症状，可以在医生的指导下使用该药物进行治疗，通常具有一定的作用。
3. 促进创伤愈合：壳聚糖凝胶具有促进创伤愈合的功效，如果皮肤受到外伤，出现了红肿、疼痛等症状，可以遵医嘱使用该药物进行治疗，从而达到改善疾病的效果。
4. 辅助治疗阴道炎：如果患者存在阴道炎，可能会出现阴道分泌物增多、阴道瘙痒等症状，此时可以遵医嘱使用壳聚糖凝胶进行治疗，从而使疾病得到改善。
5. 改善皮肤：壳聚糖水凝胶是一种天然的高分子凝胶，具有保湿、补水、抗炎等功效，可以提高皮肤的保湿性，还可以增强皮肤的屏障功能，有助于维持皮肤的水分，改善皮肤干燥、粗糙等症状，从而使皮肤变得更加细腻。
6. 缓解疼痛：壳聚糖水凝胶中含有的活性成分，可以刺激皮肤细胞再生，从而加速皮肤的修复，可以缓解皮肤疼痛的症状。
如果患者局部皮肤出现伤口，可以使用壳聚糖水凝胶进行缓解，有助于促进伤口的愈合。
请注意，对于壳聚糖水凝胶的应用，需要根据具体情况和医生的建议来确定最佳的治疗方案。
同时，如果患者对该药物过敏，则不建议使用，以免出现过敏反应。
海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶自愈合机制研究
海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶自愈合机制研究自愈合材料是指在受损后能自动修复并恢复原始功能的材料。
海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶的自愈合机制主要基于两个方面的相互作用：离子交换作用和聚合作用。
首先，海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶中的海藻酸钠和壳聚糖季铵盐之间存在着离子交换作用。
当凝胶发生断裂后，海藻酸钠和壳聚糖季铵盐会相互流动并重新结合在一起，形成新的离子交连网络。
这种离子交换作用能够在凝胶中断裂处促进离子重新组装，从而实现材料的自愈合。
其次，聚合作用也是海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶自愈合机制的重要组成部分。
凝胶中的水分子在断裂缺口处会重新连接起来，形成水的链状结构。
当凝胶受损处的水分子逐渐蒸发或被排除，链状结构会在断裂处逐渐形成固体桥梁，从而使材料重新连接起来。
这种聚合作用的自愈合能力可以通过控制凝胶中的聚合剂浓度和分子结构来实现，以提高材料的自愈合性能。
除了以上两个机制之外，还有其他因素会对自愈合性能产生影响。
首先是温度的影响。
适当的温度可以加速自愈合过程，促进材料的自愈合性能。
通常情况下，较高的温度有助于加快离子交换速率和水分子的聚合速率，从而减少自愈合时间。
然而，过高的温度可能导致凝胶材料的结构破坏，降低自愈合效果。
因此，需要在温度范围内进行合适的调节。
其次是添加剂的调节。
添加不同类型的添加剂可以改变凝胶材料的特性，进而影响自愈合机制。
例如，添加一定比例的导电材料可以提高凝胶的导电性能，并加速自愈合过程。
此外，凝胶材料的断裂形态和尺寸也会影响自愈合机制。
凝胶材料的断裂形态决定了离子交换和聚合过程的进行方式，而凝胶的尺寸会影响自愈合的速度和效果。
较大的凝胶尺寸和线性断裂形态通常有利于自愈合的进行。
总之，海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶自愈合机制是通过离子交换和聚合作用相互协同完成的。
通过探究不同因素对自愈合性能的影响，可以进一步优化材料的自愈合性能，为其在实际应用中的推广和应用奠定基础。
壳聚糖水凝胶的温敏原理
壳聚糖水凝胶的温敏原理《壳聚糖水凝胶的温敏原理》壳聚糖是一种生物可降解的天然多糖，具有优良的生物相容性和生物可降解性，在医学领域有广泛的应用。
壳聚糖水凝胶是通过将壳聚糖溶解于适当的溶剂中，并在一定条件下进行交联反应而形成的。
这种水凝胶具有吸水性、生物相容性和温度敏感性等特点。
温敏性是指壳聚糖水凝胶对温度的响应能力。
在低温条件下，壳聚糖水凝胶呈现溶胶状态，具有良好的可注射性和可加工性。
而当温度升高到临界温度以上时，壳聚糖水凝胶会迅速从溶胶转变为凝胶状态。
这种温度敏感性对于药物输送、组织工程和细胞培养等领域具有重要意义。
壳聚糖水凝胶的温敏原理可归结为两个方面：聚电解质溶胶-凝胶相变和单体的疏水性改变。
首先，壳聚糖水凝胶的温敏性主要源于聚电解质的溶胶-凝胶相变。
壳聚糖水凝胶中的聚电解质由壳聚糖链上的阳离子与阴离子形成的电离对组成。
在低温条件下，这些电离对之间的静电作用力较弱，水凝胶处于溶胶状态。
当温度升高到临界温度以上时，水分子的热运动增强，导致溶胶中的电离对断裂，静电作用力减弱。
这使得壳聚糖水凝胶失去溶胶性，转变成凝胶状态。
其次，壳聚糖水凝胶的温敏性还与壳聚糖单体的疏水性改变有关。
在低温条件下，壳聚糖链上的羟基与水分子形成氢键，使得整个水凝胶呈现高度亲水性。
而当温度升高到临界温度以上时，壳聚糖链上的水分子与聚合物产生竞争作用，使得聚合物链变得疏水，从而导致水凝胶的亲水性降低。
这种疏水效应促使壳聚糖水凝胶形成空腔结构，并增强凝胶的稳定性。
综上所述，壳聚糖水凝胶的温敏原理主要包括聚电解质溶胶-凝胶相变和单体的疏水性改变。
这种特殊的温敏性使得壳聚糖水凝胶在药物输送、组织工程和细胞培养等领域具有广泛的应用前景。
羟丁基壳聚糖的制备及其水凝胶敏感性(温度pH)与生物相容性研究
羟丁基壳聚糖的制备及其水凝胶敏感性（温度/pH）与生物相容性研究壳聚糖是广泛存在于自然界的一种氨基多糖，是甲壳素经脱乙酰基后的产物。
壳聚糖具有许多独特的性质如可生物降解、无毒性、生物相容性以及抗菌性等，在生物医学领域被广泛用作药物释放载体、组织工程支架、伤口敷料等。
但是由于分子链上分布着大量的氨基和羟基，形成分子内和分子间氢键，壳聚糖的结晶度较高、溶解性差，这极大地限制了它的开发和应用。
通过化学改性制备水溶性壳聚糖衍生物是改善壳聚糖性能、拓宽其应用范围的重要途径之一。
本文通过醚化改性方法在壳聚糖分子链上引入羟丁基基团，制备出水溶性良好的壳聚糖衍生物—羟丁基壳聚糖，研究了改性后产物的理化性质、生物活性、水凝胶敏感性、生物相容性以及作为药物缓释载体的可行性，对壳聚糖类产品的潜在应用价值的开发具有重要意义。
本实验以1,2-环氧丁烷在碱性条件下的开环产物为醚化剂，对壳聚糖进行改性反应，制得羟丁基壳聚糖。
探讨了主要反应条件如反应介质、1,2-环氧丁烷用量、反应温度和时间对产物取代度、特性粘度及水溶性的影响。
实验结果表明制备羟丁基壳聚糖的最佳反应条件为壳聚糖1g，10mL50%的NaOH水溶液，N2保护下碱化24h，挤出多余碱液，异丙醇水溶液中分散(异丙醇：水(v:v)=1:1)，1,2-环氧丁烷20mL，60℃反应24h。
元素分析法测定此条件下产物的取代度为1.91。
采用红外光谱、固体13C核磁共振对产物的分子结构进行了表征，证明在壳聚糖分子上成功引入了亲水性的羟丁基基团，取代位置为C6-OH和C2-NH2。
通过多种方法测定合成产物的理化性质，与原料壳聚糖相比，羟丁基壳聚糖具有水溶性好、pH适应范围广、吸湿保湿性强等优点。
研究了羟丁基壳聚糖抑制细胞迁移、免疫活性及抑菌活性。
采用划痕法研究了羟丁基壳聚糖对L929细胞迁移的影响作用，实验由预处理阶段和细胞迁移阶段组成，两个阶段都影响羟丁基壳聚糖对L929细胞迁移的作用。
壳聚糖基三元智能水凝胶的制备及其敏感性
黑龙 江 大庆 １ ６ ３ ３ １ ８ ； ２大 连海洋 大 学 海 洋 环境 工程 学 院 ， 辽 宁 大连 １ １ ６ ０ ２ ３ ； ３大 庆油 田有 限责任公 司第 九 采油 厂 ， 黑 龙 江 大庆 １ ６ ３ ８ ５ ３ ）
Ｓ ＨＵ Ｊ ｉ ｎ ｇ 。 ＦＥＮＧ Ｘｉ ａ ｏ — ｈ ｕ ｉ ， ＺＨ ＥＮＧ Ｌｉ — ｎ ａ ， Ｓ ＡＮＧ Ｘｉ — ｑ ｉ ｎ ， Ｗ ＡＮＧ Ｄａ ｎ － ｄ ａ ｎ 。 （ １ Ｐｒ ｏ ｖ ｉ ｎ ｃ ｉ ａ ｌ Ｋｅ ｖ Ｌａ ｂ ｏ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｙ ｏ ｆ Ｏｉ ｌ＆ Ｇａ ｓ Ｃｈ ｅ ｍｉ ｃ ａ ｌ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ， Ｃｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ ｏ ｆ
摘 要 ：以戊 二 醛 为 交 联 剂 ， 硝酸铈铵为引发剂 ， 在壳聚糖（ Ｃ Ｓ ） ／ 聚 乙烯 基 吡 咯烷 酮 （ Ｐ Ｖ Ｐ ） 二元凝胶 的基础上 ， 通 过 引 入 聚 乙烯 醇 （ Ｐ ｖ Ａ） ， 制 备 了具 有 温 度 和 ｐ Ｈ 双重敏 感性 的 Ｃ Ｓ基 三 元 智 能 水 凝 胶 。 结 果 表 明 ， Ｐ ＶＡ 的 引 入 可 显 著 提 高 ｃ ｓ在 体 系 中 的用 量 ， 增 加 凝 胶 的温 度 敏 感 级 数 ， 增 强 敏 感 度 。在 Ｐ ＶＡ 用 量 为 ６ ． ２ ５ （ 相对 于 Ｐ ＶＰ 的质 量 分 数 ， 下 同） ， ０ ． ４ 交联剂 ， ５ ． １ 引发剂 ， ８ ０ ￣ Ｃ下 反 应 ６ ｈ的条 件 下 ， 可获得最大溶胀率约 为 １ ５ ０ ０ ￣ 的 三 元 凝 胶 。Ｃ Ｓ基 三 元 凝 胶 在 实 验 考 察 的 温 度 范 围 内具 有 四级 温 度 敏 感 性 ， 且在 ３ ５ ￣ Ｃ附 近 有 一 显 著 敏 感 点 ； 对不 同的 ｐ Ｈ 值具 有较好 的敏感性 ， 敏 感 突 变 点 在
壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的制备与表征
壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的制备与表征壳聚糖聚乙烯醇水凝胶作为生物医学工程材料之一，已经被广泛应用于人工皮肤、软骨修复、药物传递等领域。
本文将介绍壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的制备方法以及其主要性能表征。
制备方法壳聚糖聚乙烯醇水凝胶制备方法一般分为两步：壳聚糖与聚乙烯醇的混合与交联反应。
首先，将壳聚糖和聚乙烯醇按一定比例混合，加入适量的去离子水，经过混合、超声处理后，使溶液均匀混合。
然后，将交联剂D-(+)-Glutaraldehyde加入混合溶液中，醛基与壳聚糖和聚乙烯醇中羟基、胺基等反应，形成三维网络结构，从而形成水凝胶。
反应温度控制在室温下，反应时间一般为4-6小时。
反应后产物进行水洗至中性pH值，真空干燥后制备成为壳聚糖聚乙烯醇水凝胶。
性能表征壳聚糖聚乙烯醇水凝胶具有良好的生物相容性，且其机械性能可通过交联度的控制进行优化。
氢核磁共振（1H NMR）是一种常用的表征壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的方法。
制备前后溶剂和交联剂的NMR谱图可以用于判断化合物的反应与结构。
在壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的表征过程中，对于聚乙烯醇分子的交联度可以用傅里叶变换红外光谱（FTIR）和紫外-可见光谱（UV-vis）进行表征。
在FTIR中，观察到交联后的样品出现了峰值的左移，表明了壳聚糖和聚乙烯醇之间的反应，从而实现了交联反应。
在UV-vis中，可观察到吸收峰的变化，这同样能够说明聚乙烯醇分子与壳聚糖分子的交联度发生了变化。
壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的形貌表征可以通过扫描电镜（SEM）进行观察。
在SEM中，壳聚糖聚乙烯醇水凝胶呈现出网格状矩形网络结构的形态，具有较高的孔隙度和比表面积，这样有利于细胞的附着和生长。
结论壳聚糖聚乙烯醇水凝胶是一种在生物医学领域中应用广泛的材料，其制备与表征方法也得到了很好的研究。
为了实现更多组织工程和药物传递的应用，壳聚糖聚乙烯醇水凝胶的性能表征需要继续改进和完善。
未来随着技术的进步，壳聚糖聚乙烯醇水凝胶将会得到更广泛的应用。
壳聚糖水凝胶研究进展
2、壳聚糖凝胶剂
2.4 壳聚糖基温敏水凝胶的研究
壳聚糖水凝胶在医药领域的应用上有很多优点，但由于是天然材料所以在实际应用上也 存在一定的缺点难以克服，所以通常会与其他的材料混用，改善性质。
（1）壳聚糖衍生物温敏水凝胶
壳聚糖分子的单糖残基上有三个活性基团分别是C2-NH2、C6-OH和C3-OH。在-NH2和 OH上能发生接枝反应，生成一系列壳聚糖衍生物如酷化反应、醚化反应等，从而制备得到 溶解性能更好或具有其他特殊性能的壳聚糖衍生物。
（1）pH值敏感型壳聚糖水凝胶
物理型的pH值敏感型壳聚糖水凝胶在外界不同的pH值环境下会发生脱水收缩或吸水膨 胀，从而控制药物的缓释。化学型的pH值敏感型壳聚糖水凝胶是通过分子链上的酸敏感化学 键合，在酸性条件下化学键断裂，破坏化学交联的结构，从而释放出药物。
（2）磁敏感型壳聚糖水凝胶
这是一类溶胀行为能对外加磁场做出响应的由聚合物三维网络和磁性组分所构成的复合 型。在外加磁场的作用下，磁敏感型凝胶能快速分离开，因此有望在细胞分离、酶固定化、 药物靶向等领域被广泛地应用。
1、水凝胶剂
a) 药物：是凝胶剂最主要的成分，也是主要治疗疾病的物质。一般会根据药物的不同有不 同的药物处方。
b) 赋形剂：构成药物辅料的无活性物质，为使混合物有粘性，以便制备剂型而加入的物质。 它是一种不发生化学反应的药用混合物，其中加入一种具有疗效的药物或者通过它使其 他成分胶合在一起。
c) 凝胶基质：凝胶的基质可以提高微乳液的黏附性和涂布性，也可以用作增稠剂，延缓药 物在制剂中的扩散而发挥长效作用。基质有水性和油性两种，水性基质常由水、多糖类、 纤维素及衍生物等组成；油性基质多由液体石蜡、脂肪油类组成。
➢ 水性凝胶基质通常由西黄芪胶、明胶、纤维素衍生物、聚羧乙烯、淀粉和海藻 纳等加水、甘油或丙二醇等制成，此外常用基质还有聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷 酮、琼脂等；油性凝胶的基质常由液体石蜡与聚氧乙烯或脂肪油与胶体硅或铝 皂、锌皂构成。制备凝胶剂时应根据药物的理化性质和结构特点选择合适的凝 胶剂基质。
基于壳聚糖水凝胶的研究进展及其应用
科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·150·2020年第03期文章编号：2095－6835（2020）03－0150－03基于壳聚糖水凝胶的研究进展及其应用＊赵奎，梁旭华，李星元（商洛学院生物医药与食品工程学院，陕西商洛726000）摘要：由于壳聚糖水凝胶具有低毒性、高生物相容性、高机械强度等优点，在药物缓释材料、组织工程支架、医用敷料等领域具有良好的应用前景。
总结了壳聚糖水凝胶的最新研究进展，系统概括了其制备方法，介绍了其在药物控释、创伤敷料、组织工程材料、高效吸附等方面的应用以及新型智能壳聚糖基水凝胶的研究现状。
同时，对壳聚糖水凝胶所面临的挑战和应用前景进行了总结和展望，以期为壳聚糖水凝胶的深入研究提供参考。
关键词：壳聚糖；水凝胶；甲壳素；纤维素中图分类号：TQ427.26文献标识码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2020.03.0671引言壳聚糖来源于甲壳素，是由甲壳素上的氨基脱乙酰化后得到的。
人们采用的方法是从自然界昆虫的外壳中提取，壳聚糖广泛存在于自然界中，作为天然的大分子物质在生物体内可自然降解，其含量仅次于纤维素居第二。
良好的生物相容性是其作为生物医药材料的主要原因；同时，良好的可生物降解性，不会对环境造成污染，可回收反复使用也是其应用广泛的另一主要原因。
水凝胶是由水溶性高分子经过交联后形成的，交联网络结构带有强亲水基团，在水凝胶遇水时溶胀，并能够吸收自身质量成百上千倍的水分，同时，保持大量水分而又不溶解于水，能够保持良好的稳定性，是很好的吸水材料。
水凝胶具有良好的塑性能力，质地柔软，与活体组织质感相近，在生化性质上更类似于细胞外基质，相比其他人的合成生物材料而言，它更接近于生物体组织结构。
由于其特殊的结构和良好的生物相容性能，可广泛应用于药物递送系统、伤口敷料、组织修复及体内植入材料等[1]。
水凝胶在医学领域的研究现状
作者简介：王薇（1994-），女，硕士，助理工程师，主要研究方向为医用高分子材料。
*为通讯作者收稿日期：2022-11-02水凝胶是一类极为亲水的三维网络结构凝胶，它在水中迅速溶胀并在此溶胀状态下可以保持大量体积的水而不溶解，具有良好的相容性和生物降解性，被广泛的应用到药物输送、组织再生等医学领域。
本文将主要对水凝胶的制备方法、性质及应用进行综述，重点介绍水凝胶的制备方法及其在医学领域中的应用。
1 水凝胶的分类与制备根据水凝胶的键合方式的不同，水凝胶可以分为物理水凝胶和化学水凝胶。
1.1 物理水凝胶的制备物理凝胶是通过物理作用力，如静电作用、氢键、链的缠绕等形成的，通过加热凝胶可转变为溶液，所以也被称为假凝胶或热可逆凝胶。
制备物理水凝胶通常采用的方法有：缔合交联、离子交联、氢键和疏水相互作用、结晶作用。
刘畅[1]以丙烯酰胺(AM )为亲水主单体,辛基酚聚氧乙烯10醚丙烯酸酯(OP10-AC )为疏水单体,在表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS )的水溶液中，通过自由基胶束聚合制备一系列疏水缔合水凝胶(简称HA -gels )，具有优异的性能。
Haitao Zhang 等[2]采用物理双交联法制备了聚丙烯酰胺（CMC -Fe 3+/PAAm ）双网络水凝胶。
在这种水凝胶中，Fe 3+交联羧甲基纤维素（CMC ）用作耗散能量的第一网络，疏水缔合PAAm 用作维持水凝胶完水凝胶在医学领域的研究现状王薇1,2，李丹杰1,2，李菲1,2，夏培斌1,2，王超威1,2，余刘洋1,2，杨亚杰1,2，程杰1,2，崔景强1,2 *(1.河南省医用高分子材料技术与应用重点实验室，河南 长垣 453400；2.河南驼人医疗器械研究院有限公司，河南 长垣 453400)摘要：水凝胶是一个三维网络且具有高含水量和高溶胀性的结构聚合物，可以模拟人体组织，具有良好的生物相容性，是组织工程理想的生物材料。
本文主要介绍了水凝胶在医学领域的应用现状，旨在为水凝胶在医学领域的研究和产品转化提供参考，并对水凝胶在医学领域的发展进行了展望，提出了未来可进一步研究的方向。
水凝胶的制备及应用进展
水凝胶的制备及应用进展一、本文概述水凝胶是一种由亲水性聚合物形成的三维网络结构，其能够在水中吸收并保留大量的水分而不溶解。
这种独特的性质使得水凝胶在众多领域具有广泛的应用前景。
本文旨在全面概述水凝胶的制备技术及其在各领域的应用进展。
我们将首先介绍水凝胶的基本概念和性质，然后详细讨论其制备方法，包括物理交联、化学交联和生物交联等。
接着，我们将重点综述水凝胶在生物医学、环境科学、农业和工业等领域的应用情况，并探讨其面临的挑战和未来的发展趋势。
通过本文的阐述，我们期望能为读者提供一个关于水凝胶制备与应用全面而深入的理解，并为其在相关领域的研究和应用提供有益的参考。
二、水凝胶的制备方法水凝胶的制备方法多种多样，这些方法的选择通常取决于所期望的水凝胶性质、应用需求以及可用的原材料。
以下将详细介绍几种常见的水凝胶制备方法。
物理交联法是一种简便且常用的水凝胶制备方法。
该方法主要通过物理相互作用，如氢键、离子键、疏水作用或链缠结等，使高分子链交联形成三维网络结构。
例如，利用聚电解质之间的静电相互作用，可以在水溶液中制备出具有优异溶胀性能和离子敏感性的水凝胶。
化学交联法是通过共价键的形成来实现高分子链之间的交联。
常用的化学交联剂包括丙烯酰胺、甲基丙烯酸甲酯等，它们可以通过自由基聚合、缩聚或逐步聚合等方式与高分子链发生反应，形成稳定的交联结构。
化学交联法制备的水凝胶通常具有较高的机械强度和稳定性。
生物交联法利用生物酶或生物分子的催化作用，使高分子链在温和条件下发生特异性反应，形成水凝胶。
例如，利用酶促反应制备的透明质酸水凝胶具有良好的生物相容性和可降解性，因此在生物医学领域具有广泛的应用前景。
微凝胶聚合法是一种将单体在微乳液或微悬浮液中进行聚合的方法。
通过控制聚合条件和引发剂用量，可以制备出粒径均结构稳定的微凝胶。
这些微凝胶可以通过进一步的交联或组装形成宏观尺度的水凝胶，具有良好的力学性能和溶胀性能。
辐射交联法利用高能辐射（如紫外线、伽马射线等）引发高分子链之间的交联反应。
壳聚糖基水凝胶在伤口敷料中的应用
第38卷第2期2021年4月黑龙江大学自然科学学报JOURNAL OF NATURAL SCIENCE OF HEILONGJIANG UNIVERSITYVol.33No.2April,2021DOI：12.11342/j.issnl021-7011.2221.03.Ill投稿网址：https:〃 壳聚糖基水凝胶在伤口敷料中的应用安占超0周末1，金政/3,赵凯03(0黑龙江大学生命科学学院微生物黑龙江省高校重点实验室，哈尔滨100082；2.黑龙江大学化学化工与材料学院，哈尔滨100080；3.黑龙江凯正利华生物化工科技有限公司研发部，哈尔滨100080)摘要：寻求促进创伤修复、具有优良性能的伤口敷料是研究的热NOPN。
壳聚糖基水凝胶因具有良好的生物相容性、生物可降解性、止血、促进细胞增殖和组织再生等性能，在伤口愈合药物研发领域前景十分广阔。
本文介绍了伤口敷料及其种类、壳聚糖水凝胶及其特性、壳聚糖基水凝胶的制备方法及其促进伤口愈合的功能特性；同时，对壳聚糖基水凝胶在伤口敷料中的应用进行了综述和展望。
本文能为壳聚糖基水凝胶伤口敷料的相关研究提供一些借鉴，对开发性能优良的伤口敷料具有一定的参考价值。
关键词：创伤修复；伤口敷料；壳聚糖；改性壳聚糖；水凝胶中图分类号：K826.15文献标志码：A文章编号:1021-7011(2221)22-0105-20 Applications of chitosan-based hydrogel in wound dressingsAN Zhancbao0,ZHOU Mo0,JIA Zheng2,,ZHAO Kal (0Heilongjiang University Key Laboratory of Microbiology,Collett of Lift Sciences,Heilongjiang University,Harbin100080, Chica；2.Colleye of Chemistry,Chemicel Engineering and Materials,HeConyiang University,Harbin100080,China；3.Research and Developmeyt Deyartmeyr,Henonyiang KaizheygliCua BiolobicaS ang ChemicnSTechn(boby Company Limited,Harbin100080,Chinn)AbstrocC:A in a hot ang difficnlt reseerch topic to seerch foc wobnn Zressinge with excelleyr per^bmlance to promote apdic.Chimsan-7asey hyclrobet,Oecease of itn yreat OiocompatiCility,0ioPeyra0a0itm tp,hemostasis,promotioo of cell proliferatiop ang tissue reyeyeratiop,has a iroan prospeci in the fielO of healing Zrug reseerch ang Zeveloameyt.Zressinge ang them types,hyclroaetn ang thpy charactebstici,papdatiog methoan of cnitosag-7asea hyproaein ang them fugetiod paperties to promote healing are introgucea.At tha same tima ,tha dpplicdtiog of cnimsan-7asea hyprogeis in Zressinge wae reviewee ang pbspecaZ.Thie paneo chg pro v ine some refereech foo the relateS o-sesrch of cnitosag-7asep hyprogel Zressinge,ang has ceOain referegch velue foo the Zeelopmegt of 6X06116^Zressinas.Keywords:repam;Zressing；chitosag；mogifiep chitosag；hyproge1收稿日期；2222-10-28基金项目：国家自然科学基金面上资助项目(31771O2)；黑龙江省杰出青年科学基金资助项目(JC2215002)；黑龙江省省属高等学校基本科研业务费黑龙江大学专项资金项目(RCCXYJ201906)；哈尔滨市“雏鹰计划”暨科技企业培育专项资助项目(2222CYJBCG0306)通讯作者：赵凯(1973-)男，教授，博士，博士生导师，国家科技创新领军人才，主要研究方向：疫苗佐剂与递送系统、纳米载体与递送和生物制药，E-mail：****************引文格式：安占超，周末，金政，等.壳聚糖基水凝胶在伤口敷料中的应用[J].黑龙江大学自然科学学报,202030(2)：195-202.-196-黑龙江大学自然科学学报第38卷0引言人体最大，具有体、调节体温、扌生物入侵等生［1］0因此，人体物大o在正，人体有过创伤。
《羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶的制备及性能研究》范文
《羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶的制备及性能研究》篇一一、引言近年来，随着医疗健康领域对新型材料需求的增加，具有良好生物相容性和优异抗菌性能的材料引起了广泛关注。
羧甲基壳聚糖（CMCS）作为一种天然高分子材料，具有优良的生物相容性、生物降解性和抗菌性，被广泛应用于制备生物医用材料。
本文旨在研究羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶的制备方法及其性能，以期为新型医用材料的开发提供理论基础和实践指导。
二、材料与方法1. 材料羧甲基壳聚糖、交联剂、抗菌剂、去离子水等。
2. 制备方法（1）羧甲基壳聚糖的制备：采用化学改性的方法，将壳聚糖进行羧甲基化改性，得到羧甲基壳聚糖。
（2）水凝胶的制备：将羧甲基壳聚糖、交联剂和抗菌剂按一定比例混合，加入去离子水，通过搅拌、冷冻和解冻等步骤，制备得到羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶。
3. 性能测试采用扫描电子显微镜（SEM）观察水凝胶的微观结构；通过拉伸试验测试水凝胶的力学性能；采用抗菌实验评价水凝胶的抗菌性能；通过细胞毒性实验评估水凝胶的生物相容性。
三、结果与讨论1. 微观结构通过扫描电子显微镜观察，制备得到的羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶具有多孔的三维网络结构，有利于细胞的生长和营养物质的传输。
2. 力学性能拉伸试验结果表明，羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶具有较好的拉伸性能和较高的断裂强度，满足一定程度的拉伸和弯曲需求。
此外，水凝胶具有一定的自愈合性能，能够在一定程度上恢复其原有的力学性能。
3. 抗菌性能抗菌实验表明，羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶对常见细菌具有良好的抑制作用，能够有效降低细菌的存活率。
这主要归因于羧甲基壳聚糖的抗菌性能和交联剂形成的三维网络结构对细菌的阻隔作用。
4. 生物相容性细胞毒性实验结果显示，羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶具有良好的生物相容性，对细胞无明显的毒性作用。
这为水凝胶在生物医用领域的应用提供了良好的基础。
四、结论本文成功制备了羧甲基壳聚糖自愈合抗菌水凝胶，并对其性能进行了系统研究。
基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究
第54卷 第3期 2024年3月中国海洋大学学报P E R I O D I C A L O F O C E A N U N I V E R S I T Y O F C H I N A54(3):060~069M a r .,2024基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究❋曹亚婵1,刘晓坤2,党奇峰1,刘成圣1❋❋(1.中国海洋大学海洋生命学院,山东青岛266003;2.青岛海洋生物医药研究院,山东青岛266075)摘 要: 为了解决传统水凝胶作为敷料或支架在生物体内应用时所表现出的抑菌活性低㊁生物相溶性差和机械性能差等问题,本文以氧化普鲁兰多糖(O P )为交联剂,分别同硫醇化季铵盐壳聚糖(N A C -Q C S )和己二酸二酰肼(A D H )发生动态化学反应,首次制备出一种可注射的自愈性抗菌的水凝胶 N Q C -O P -A D H 水凝胶,并对水凝胶的物理化学性质㊁抑菌活性和生物相容性进行研究㊂实验表明:N Q C -O P -A D H 对E s c h e r i c h i a c o l i 和S t a p h l o c o c c u a u r e u s 均表现出较高的抑菌活性,抑菌率分别为84%和99%;溶血率小于2%,具有良好的血液相容性;对培养24㊁48和72h 的L 929细胞显示出较低的细胞毒性;在N Q C -O P -A D H 水凝胶表面和内部的培养至第5天的L 929细胞仍具有良好的生长状态,特别是表面培养过程中有较多细胞迁移到N Q C -O P -A D H 水凝胶内部,表明N Q C -O P -A D H 水凝胶具有良好的细胞相容性㊂成胶后的N Q C -O P -A D H 可顺利通过注射器,无堵塞现象发生,且具有良好的自愈能力㊂关键词: 硫醇化季铵盐壳聚糖;普鲁兰多糖;自愈性水凝胶;抑菌活性;细胞相容性中图法分类号: Q 539;Q 819 文献标志码: A 文章编号: 1672-5174(2024)03-060-10D O I : 10.16441/j.c n k i .h d x b .20220142引用格式: 曹亚婵,刘晓坤,党奇峰,等.基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究[J ].中国海洋大学学报(自然科学版),2024,54(3):60-69.C a o Y a c h a n ,L i u X i a o k u n ,D a n g Q i f e n g ,e t a l .P r e p a r a t i o n a n d b i o c o m p a t i b i l i t y o f a n t i b a c t e r i a l i n je c t a b l e c h i t o s a n -b a s e d h y d r o g e lf o r s e l f -h e a l i ng b i o m a t e r i a l [J ].P e r i o d i c a l o f O c e a n U n i v e r s i t y of C h i n a ,2024,54(3):60-69. ❋ 基金项目:国家自然科学基金项目(31400812)资助S u p p o r t e d b y t h e N a t i o n a l N a t u r e S c i e n c e F o u n d a t i o n o f C h i n a (31400812)收稿日期:2022-03-07;修订日期:2022-04-07作者简介:曹亚婵(1992 ),女,硕士生㊂E -m a i l :c a o ya c h a n @163.c o m ❋❋ 通信作者:刘成圣(1967 ),男,博士,教授㊂E -m a i l :l i u c s @o u c .e d u .c n近年来,各种各样的水凝胶材料作为药物载体㊁组织支架或伤口敷料被广泛应用于生物体,为医学领域的研究提供新的思路和方向[1]㊂其中水凝胶敷料因具有可以保持湿润的伤口环境㊁吸收组织渗出物㊁允许氧气通透和促进伤口愈合等优点[2-3]而备受关注㊂但是目前研究的传统水凝胶敷料在受到外力刺激后,其网络结构的完整性会受到损害,影响水凝胶的使用和寿命[4],若水凝胶本身具有自愈能力便可以解决这一问题㊂同时,传统水凝胶的抑菌活性低,因此往往会引起作用部位的微生物感染,而且尽管不少研究者额外装载了抗菌成份,如抗生素[5]或金属银颗粒[6],但随着多种耐药菌株的出现,细菌的耐药性问题日益突出[7]㊂此外在抗菌成分被完全释出后,水凝胶就会失去抗菌活性㊂因此,研发具有抗菌可注射的自愈性水凝胶备受期待㊂换句话说,在生物医学材料领域中,设计能够解决当前水凝胶使用完整性和抑菌性问题的新型抗菌性自愈合水凝胶迫在眉睫㊂海洋生物医用材料是生物医用材料中的重要分支,因其具有资源丰富㊁功能独特㊁生物安全㊁成本低廉的优点而备受生物材料界的广泛关注[8]㊂其中,壳聚糖(C h i t o s a n ,C S)作为地球上第二大可再生资源,主要通过广泛存在于昆虫㊁甲壳类硬壳和真菌细胞壁的甲壳质脱乙酰而获得㊂C S 具有抑菌㊁止血㊁愈创㊁减少疤痕增生㊁吸附等生物学功能并可被降解,经过物理化学修饰的C S 衍生物,已被广泛应用于生物医学领域㊂C S只可溶于部分稀酸溶液(乙酸㊁盐酸㊁硝酸和甲酸等),而不溶于碱液㊁强酸和水,致使其应用受到很大限制[9]㊂C S 分子链上存在大量游离氨基㊁羧基和羟基等活泼基团,可作为反应位点对其进行化学改性,从而获得溶解性和生物性能更好的C S 衍生物㊂根据先前的研究,对C S 的改性主要有羧基化反应[10]㊁季氨化反应[11]㊁烷基化反应[12]㊁酰化反应[13]㊁硫醇化反应[14]以及其他化学修饰[15]㊂本研究通过取代反应和酰胺反应,首次分别对甘3期曹亚婵,等:基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究油三甲基氯化铵(G T M A C)和N-乙酰半胱氨酸(N-A c-e t y l-L-C y s t e i n e,N A C)进行C S的氨基接枝,以制备溶解性和生物性能更好的N-乙酰半胱氨酸季铵盐壳聚糖(N A C-Q C S)㊂具有无毒性和良好生物相容性的普鲁兰多糖(P u l l u l a n)经过高碘酸钠氧化后,生成含醛基的氧化普鲁兰多糖(O P)㊂以O P作为交联剂:与N A C-Q C S上的氨基发生席夫碱反应生成亚胺键;与己二酸二酰肼上的酰肼基团发生缩合反应生成酰腙键㊂N A C-Q C S上的巯基经氧化作用生成二硫键㊂在上述3种动态共价键的作用下,成功制备出N Q C-O P-A D H 水凝胶㊂随后,研究了N Q C-O P-A D H水凝胶的化学结构㊁形态㊁溶胀率㊁胶凝时间㊁可注射性㊁自愈性㊁抑菌性和生物相容性㊂1试剂㊁材料和仪器试剂:C S(分子量为410k D a,脱乙酰度(D D)为95.88%)产自青岛百成海洋生物资源有限公司;甘油三甲基氯化铵(G T M A C)产自国药集团;N-乙酰半胱胺酸(N A C)产自国药集团;O P产自国药集团;己二酸二酰肼(A D H)产自国药集团;其他试剂均为分析纯㊂材料:L929细胞由中国海洋大学海洋生命学院生物化学实验室捐赠;大肠杆菌(E s c h e r i c h i a c o l i)和金黄色葡萄球菌(S t a p h y l o c o c c u s a u r e u s)由青岛大学附属医院馈赠;动物实验程序是根据1986年英国动物(科学程序)法案和相关指南进行的,并获得海洋生命学院伦理委员会批准(S M X Y N o.20190909S0208)㊂仪器:傅里叶红外扫描仪(A V A T A R-360,美国, N i c o l e t);冷冻干燥机(F D-1D-50,北京博医康实验仪器有限公司);扫描电子显微镜(S-3400N,日本日立有限公司);荧光共聚焦显微镜(N i k o n A1R,日本尼康公司)㊂2实验方法2.1N Q C-O P-A D H水凝胶的制备根据先前的制备方法[16],经纯化得到季铵盐壳聚糖(Q C S)㊂取1g Q C S溶于80m L蒸馏水中备用㊂将4g N-C y s溶于20m L蒸馏水中,并依次加入4.73gE D C和2.84g N H S,用1m o l/L H C l溶液调p H=5.0,活化1h,结束后将其慢慢滴加到Q C S溶液内,调节最终反应液p H=5.0㊂室温下避光搅拌反应6h,再在4ħ下避光透析5d,冷冻干燥后获得N A C-Q C S 样品㊂将1g普鲁兰多糖溶于100m L蒸馏水中,加入0.53g N a I O4,在室温下避光搅拌反应16h后,再加入0.67g甘露醇反应2h,使未参加反应的N a I O4失活㊂反应结束后,用透析袋透析5d,冷冻干燥后得到氧化普鲁兰多糖(O P)[17]㊂将一定量的N A C-Q C S㊁O P和A D H分别溶于p H=7.4的磷酸缓冲盐溶液(A h o s p h a t e b u f f e r s a-l i n e,P B S)中,将O P溶液加入N A C-Q C S与A D H混合的溶液中并立即搅拌均匀,一定时间后形成透明的N Q C-O P-A D H水凝胶㊂2.2N Q C-O P-A D H水凝胶的性质表征2.2.1F T-I R和S E M表征本文利用F T-I R(傅立叶变换红外光谱)对C S㊁N A C-Q C S㊁O P和N Q C-O P-A D H水凝胶进行表征,通过官能团的改变,证明产物的成功制备㊂然后利用S E M(扫描电子显微镜)观察N Q C-O P-A D H水凝胶的微结构和形态㊂2.2.2成胶时间、可注射性和宏观自愈性研究本文通过管倒置法检测水凝胶的胶凝时间[18]㊂将N A C-Q C S㊁A D H和O P溶液迅速混合均匀,在室温下,每隔10s将试管倒置,若混合物在倒置后60s内不再流动则判定溶液已成胶,记录此时的时间为成胶时间㊂将N A C-Q C S溶于混有甲基蓝(0.002%,w t/v o l)的P B S中,随后加入A D H和O P溶液混合均匀,迅速将溶液转移至注射器,待其完全成胶后,推动注射器,观察水凝胶是否可以通过针头挤出而不堵塞,并在室温下放置4h,观察其通过注射器后能否再愈合为完整水凝胶[1]㊂这里选用宏观自愈实验来评价N Q C-O P-A D H水凝胶的自愈性能㊂制备3个水凝胶圆盘(直径20m m,厚度3m m),其中一个为未染色的透明水凝胶,另2个分别用中性红和甲基蓝染色,每个水凝胶圆盘等分成3片,3种颜色的水凝胶各取一片,组合成含有不同颜色的水凝胶圆盘㊂在室温下放置4h,观察此组合水凝胶圆盘是否会自愈合为一个整体,然后将其用镊子提起并保持在空中,观察其是否有损坏,以检验其自愈合能力㊂2.2.3溶胀动力学研究本文研究N Q C-O P-A D H 水凝胶在0.01m o l/L P B S(p H=7.4)溶液中的溶胀行为,评估其吸收渗出液的能力㊂将冷冻干燥后的水凝胶进行称量后,完全浸入盛有5m L P B S的烧杯内,并置于37ħ培养箱中,每隔一定时间t将胶取出,用吸水纸除去其表面多余水分,并记录其质量㊂待水凝胶质量达到最大且不再变化时,记录此时的质量㊂干态下水凝胶在t时刻的溶胀率(S w e l l i n g r a t i o,S R)R S和平衡溶胀率(E q u i l i b r i u m s w e l l i n g r a t i o,E S R)R E S的结算式分别为R S=M t-M0M0,(1)R E S=M s-M0M0㊂(2)16中国海洋大学学报2024年式中:M t表示t时刻水凝胶的质量;M0表示初始干燥时水凝胶的质量;M s表示水凝胶的最大稳定质量㊂2.3水凝胶的抑菌活性将E.c o l i和S.a u r e u s用无菌P B S稀释为单位体积(单位:m L)的细菌群落总数(C F U)为1ˑ105的细菌悬浮液㊂在48孔板的每个孔中依次加200μL N Q C-O P-A D H的前体溶液,待其成胶后,在每个水凝胶上滴加10μL细菌悬浮液,37ħ培养2h后,每孔中加入1m L无菌P B S,然后悬浮剩余存活细菌,再从中取15μL细菌悬浮液涂布在琼脂平板上,37ħ培养24h,对琼脂平板上的菌落进行计数㊂将直接悬浮在1m L P B S中的10μL细菌悬浮液用作阴性对照㊂抑菌率R 的计算式为R=Q c-Q hQ c㊂(3)式中:Q h表示用水凝胶培养的细菌数量;Q c表示用P B S培养的对照组细菌数量㊂2.4水凝胶的生物相容性2.4.1溶血实验取预先冻干的N Q C-O P-A D H水凝胶研磨成粉末并悬浮于1m L生理盐水中,37ħ温浴1h㊂将新鲜抽取的4m L小鼠血液在含有0.2m L 肝素钠抗凝血剂的抗凝管内混匀,并加入5m L生理盐水稀释血液㊂然后在含有样品的离心管内加入60μL 稀释血液,轻轻混匀,置于37ħ孵育1h㊂用离心机1200r/m i n离心5m i n后取上清液,并将上清液加入96孔板中,用酶标仪测波长在545n m处的吸光度值㊂实验以蒸馏水作为阳性对照,生理盐水作为阴性对照㊂溶血率(H e m o l y s i s r a t e,H R)R H的计算式为R H=(V O D,s-V O D,n e)(V O D,p c-V O D,n c)ˑ100%㊂(4)式中:V O D,s为实验组样品的吸光度值;V O D,n c为阴性对照组(生理盐水)的吸光度值;V O D,p c为阳性对照组(蒸馏水)的吸光度值㊂2.4.2细胞毒性实验用噻唑蓝(M T T)比色法检验N Q C-O P-A D H水凝胶的细胞毒性㊂N Q C-O P-A D H 水凝胶在细胞培养液中分别浸提1㊁6㊁12和24h,浸提液用孔径0.22μm的滤膜过滤除菌备用㊂向96孔板依次加入200μL L929细胞悬浮液(8ˑ103个/m L),37ħ孵育12h,吸出每孔内的细胞培养液,并向每两行孔内分别加入一种浸提时间的浸提液(200μL),四个时间点的浸提液依次加入96孔板内㊂该实验中,共培养了3板96孔板的细胞,这三板细胞需在37ħ下分别培养24㊁48和72㊂结束后,向每孔加入各20μL M T T培养4h㊂取出96孔板,去除每孔内的溶液,加入200μL二甲基亚砜(D M S O),放入37ħ恒温摇床继续培养15m i n,用酶标仪测波长在490n m处的吸光度值㊂细胞存活率(C e l l v i a b i l i t y)R c v的计算式为R c v=V O D,sV O D,cˑ100%㊂(5)式中:V O D,s为实验组样品的吸光度值;V O D,c为空白对照组的吸光度值㊂2.4.3水凝胶的细胞表面培养在24孔板的每孔中加入500μL N Q C-O P-A D H前体溶液,待成胶后,在每个水凝胶上加入500μL L929细胞悬液,在37ħ下分别培养1㊁3和5d(每隔1d换一次培养液)㊂相应培养时间结束后,吸出孔内的细胞培养液,并用P B S轻轻荡洗3次,加入4μm o L/m L钙黄绿素乙酰氧基甲酯(C a l c e i n-A M)200μL,37ħ培养15m i n,吸出C a l c e i n-A M溶液,用P B S小心清洗3次,确保水凝胶上的C a l-c e i n-A M清洗干净㊂最后将24孔板避光放置在激光共聚焦显微镜下观察,将激发波长调节为490n m,将发射波长调节为515n m㊂在490n m波长激发下,活细胞为黄绿色,然后进行表面拍摄和3D拍摄,并收集图像㊂2.4.4水凝胶的细胞包埋培养将离心得到的L929细胞悬浮在O P溶液中,加入N A C-Q C S和A D H溶液迅速混匀,以制备包埋有细胞的N Q C-O P-A D H水凝胶,在每份水凝胶上加入500μL细胞培养液,然后在37ħ下分别培养1㊁3和5d(每隔1d换一次培养液)㊂用C a l c e i n-A M溶液对活细胞进行染色,以评估细胞活力,然后在激光共聚焦显微镜下进行3D拍摄,并收集图像㊂3结果与讨论3.1N Q C-O P-A D H水凝胶的制备和性质表征3.1.1N Q C-O P-A D H水凝胶的合成路线、F T-I R和S E M表征 N Q C-O P-A D H水凝胶的合成路线如图1所示,红外光谱如图2所示㊂同C S相比,N A C-Q C S 光谱中在1481c m-1处出现一个新的强峰,此峰对应于G T M A C的甲基带特征峰[19]㊂由于N A C上的 C O O H与C S主链上 N H2发生酰胺化反应,生成新的酰胺基团,所以在N A C-Q C S光谱中1649c m-1处的酰胺Ⅰ谱带和1303c m-1处的酰胺Ⅲ谱带强度增强,而1610c m-1处的酰胺Ⅱ谱带减弱㊂N A C-Q C S 在2516和524c m-1处出现微弱的新峰分别是N A C 中 S H和 S S 特征峰[20-21]㊂以上发现说明G T-M A C和N A C均成功接枝在C S的 N H2上,生成新的产物N A C-Q C S㊂在O P光谱中1733c m-1处出现的醛基伸缩振动峰表明 C H O成功引入O P中㊂但在N Q C-O P-A D H 水凝胶的光谱中,此醛基峰和N A C-Q C S主链上 N H2在1610c m-1处的 N H弯曲振动峰消失,说明醛基和氨基发生席夫碱(S c h i f f b a s e)反应,从而生263期曹亚婵,等:基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究成亚胺键[22]㊂据[23-24]文献报道,O P 的醛基和A D H的酰肼基团反应生成的酰腙键本应该在1639c m -1处有 C O 吸收峰,但在水凝胶光谱中此峰没有出现,而是在1655c m -1处形成一个大峰,此峰的形成可能是由于酰腙键的 C O 吸收峰同N A C -Q C S 中的酰胺Ⅰ谱带和 NC 吸收峰发生了叠加[25]㊂在N Q C -O P -A D H 水凝胶的光谱中,523c m -1处存在S S 微弱的吸收峰,2516c m -1处的 S H 特征峰消失,归因于水凝胶中 S H 含量太少,并且在成胶过程中一部分被氧化为 SS [20]㊂以上结果证实N Q C -O P -A D H 水凝胶是通过动态席夫碱㊁酰腙键和二硫键交联形成的㊂图1 N A C -Q C S (a )㊁O P (b )和N Q C -O P -A D H 水凝胶(c)的合成路线F i g .1 T h e s y n t h e t i c r o u t e o f N A C -Q C S (a ),O P (b ),a n d N Q C -O P -A D H h y d r o ge l (c )36中 国 海 洋 大 学 学 报2024年图2 C S ㊁N A C -Q C S ㊁O P 和N Q C -O P -A D H 水凝胶的红外光谱F i g .2 F T I R s pe c t r a of C S ,N A C -Q C S ,O P ,a n d N Q C -O P -A D H h y d r o ge l 图3是液氮快速冻干的N Q C -O P -A D H 水凝胶的扫描电镜图㊂水凝胶内部有清晰的多孔状结构,孔径大多为40μm 左右,使水凝胶具有同外界交换气体和液体的能力,孔的大小也适合细胞迁移到水凝胶中,并在基质内均匀分布,进行营养物和代谢产物的交换[26]㊂((a )500ˑ;(b )1000ˑ.)图3 N Q C -O P -A D H 水凝胶的S E M 电镜照片F i g .3 S E M i m a g e s o f N Q C -O P -A D H h y d r o ge l s 3.1.2水凝胶成胶时间、可注射性和宏观自愈性研究 N Q C -O P -A D H 水凝胶的成胶时间约为(82ʃ8)s,适宜的成胶时间可满足水凝胶作为注射性水凝胶应用于医学领域㊂同传统水凝胶相比,自愈合水凝胶能够在受到损伤后恢复其结构和功能,从而拥有更长的使用时间㊂具有可注射性的自愈合水凝胶可以通过微创方式进行体内药物递送,从而减轻患者疼痛,并能使微小创面得到更快恢复[27]㊂在本研究中,观察到N Q C -O P -A D H水凝胶从注射器的针头内挤出,没有堵塞针孔(见图4(a)),为给水凝胶向生物体的注射提供可能性,并且在4h 后又自愈合为完整的水凝胶形态(见图4(b)),这主要归因于水凝胶的黏度会随着剪切应力的增加而降低,即剪切稀化特性[28]㊂图4 N Q C -O P -A D H 水凝胶的注射过程(a )和4h 后自愈的水凝胶(b)F i g .4 I n je c t i o n p r o c e s s of N Q C -O P -A D H h y d r og e l (a )a n d s e l f -h e a li n g h y d r o ge l af t e r 4h (b )N Q C -O P -A D H 水凝胶的自愈过程照片如图5所示㊂水凝胶在室温下放置4h ,不施加任何外力的情况下,愈合为一个完整的水凝胶圆盘(见图5(c )),2种颜色水凝胶之间的界限变得模糊,当用镊子将其夹住并在空中保持静止时,水凝胶圆盘也能在自身重力作用下完好无损(见图5(d )),这表明愈合水凝胶的交界处并不是简单的粘合而是动态共价键的动态反应,在中性条件下实现了良好愈合,主要归功于水凝胶中N H 2和C H O 之间形成的动态亚胺键㊂动态共价键既有共价键的稳定性又有非共价键的可逆性,它可以在水凝胶网络中建立键生成和解离的内在动态平衡,从而赋予水凝胶自我修复的能力[29]㊂463期曹亚婵,等:基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究((a )水凝胶圆盘;(b )刚组合的水凝胶圆盘;(c )愈合4h 的自愈合水凝胶;(d )基于自身重力下的愈合水凝胶㊂(a )H y d r o g e l d i s k s ;(b )H y d r o ge l d i s k s j u s t c o m b i n e d ;(c )S e lf -h e a l e d h y d r og e l d i s k s a f t e rh e a li n g f o r 4h ;(d )S e l f -h e a l e d h y d r o g e l d i s k s b a s e d o n i t s o w n g r a v i t y.)图5 N Q C -O P -A D H 水凝胶的自愈过程照片F i g .5 P h o t o g r a p h s o f s e l f -h e a l i n g p r o c e s s o f N Q C -O P -A D H h y d r o ge l 3.1.3溶胀动力学和平衡溶胀率 N Q C -O P -A D H水凝胶的溶胀动力学曲线如图6所示㊂图6 N Q C -O P -A D H 水凝胶在P B S (pH=7.4)的溶胀动力学F i g .6 S w e l l i n g ki n e t i c s o f N Q C -O P -A D H h y d r o g e l s i n P B S (pH=7.4)在开始的60m i n 内,水凝胶表现出快速吸水的能力,溶胀率达到了(14.84ʃ0.71)g /g,这主要是由于N Q C -O P -A D H 水凝胶为多孔网状结构,这些孔之间相互连通,形成通道,水分子或溶剂分子通过对流方式快速进入到水凝胶内部,使水凝胶的体积随溶剂分子的进入而不断膨大,产生溶胀现象[30]㊂60m i n 时,水凝胶内部已含有大量的溶剂分子,随着时间的延长,溶剂分子进入水凝胶的速度减慢,致使水凝胶的溶胀率缓慢增加,最后达到溶胀平衡,最终的平衡溶胀率为(16.86ʃ0.25)g /g㊂N Q C -O P -A D H 水凝胶具有良好的溶胀性能,因此有助于吸收大量的渗出液,减少伤口浸润,为其在组织工程中的应用提供支持㊂3.2水凝胶的抑菌实验N Q C -O P -A D H 水凝胶对E s c h e r i c h i a c o l i 和S t a -p h l o c o c c u a u r e u s 的抑制率如图7所示㊂由式(3)计算出N Q C -O P -A D H 水凝胶对E .c o l i 的抑制率为84%,对S .a u r e u s 的抑制率为99%㊂可以看出,N Q C -O P -A D H 水凝胶对2种菌都显示出良好的抗菌能力,但是对S .a u r e u s (革兰氏阳性菌)的抑制作用优于对E .c o l i (革兰氏阴性菌)的抑制作用,可能是由于细菌细胞壁成分和结构的不同而导致的㊂革兰氏阳性菌的细胞壁由一层厚而致密的肽聚糖和磷壁酸组成,带负电荷的磷壁酸与N Q C -O P -A D H 水凝胶中带正电荷的季铵基团发生静电相互作用,破坏细菌细胞膜,致使细菌死亡㊂而革兰氏阴性菌的细胞壁由薄的肽聚糖层㊁外部脂多糖层和脂蛋白层等多层潜在屏障组成,不含有磷壁酸,依靠带有少量负电荷的脂多糖㊁蛋白质或磷脂同带正电荷的季铵基团发生静电相互作用,因此其作用强度较弱[31]㊂故N Q C -O P -A D H 水凝胶对革兰氏阳性菌的表面接触抑制率更高㊂3.3水凝胶的生物相容性3.3.1水凝胶的溶血性实验 N Q C -O P -A D H 水凝胶的溶血率如表1所示㊂实验结果表明,稀释的血液经过N Q C -O P -A D H 水凝胶作用后,其溶血率为(1.168ʃ0.055)%(小于2%),说明水凝胶不溶血,暗示着N Q C -O P -A D H 水凝胶有良好的血液相容性,可作为生物材料应用于组织工程㊂56中 国 海 洋 大 学 学 报2024年((a )和(b )分别展示当用p H=7.4的P B S 作为对照培养时E .c o l i 和S .a u r e u s 的生长情况;(c )和(d )分别展示水凝胶接触培养后E .c o l i 和S .a u r e u s 的生长情况;(e )水凝胶对细菌的抑制率㊂(a )a n d (b )s h o wt h e g r o w t h o f E .c o l i a n d S .a u r e u s w h e n p H =7.4P B S w a s u s e d a sc o n t r o l ,r e s p e c t i v e l y;(c )a n d (d )s h o w t h e g r o w t h o f E .c o l i a n d S .a u r e u s a f t e r h y d r o g e l c o n t a c t c u l t u r e ,r e s p e c t i v e l y ;(e )I n h i b i t i o n r a t e o f b a c t e r i a b y h y d r o ge l .)图7 N Q C -O P -A D H 水凝胶对E .c o l i 和S .a u r e u s 的表面抗菌活性F i g .7 S u r f a c e a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y a ga i n s t E .c o l i a n d S .a u r e u s o f N Q C -O P -A D H h y d r o ge l s 表1 N Q C -O P -A D H 水凝胶的溶血率T a b l e 1 H e m o l y s i s r a t e o f N Q C -O P -A D H h y d r o ge l 样本S a m pl e 545n m 波长下的吸光度O D 545溶血率H R /%蒸馏水D i s t i l l e d w a t e r1.536生理盐水N o r m a l s a l i n e 0.066N Q C -O P -A D H 水凝胶N Q C -O P -A D H H y d r o ge l 0.0831.168ʃ0.055注:N Q C -O P -A D H 水凝胶的溶血率(蒸馏水:阴性对照;生理盐水:阳性对照)㊂H e m o l y s i s r a t e o f N Q C -O P -A D H h y d r o g e l (d i s t i l l e d w a t e r :n e g-a t i v e c o n t r o l ;n o r m a l s a l i n e :po s i t i v e c o n t r o l ).3.3.2水凝胶的细胞毒性实验 不同浸提时间的N Q C -O P -A D H 水凝胶浸提液的细胞毒性如图8所示㊂实验结果显示,在培养L 929达24h 时,4个时间段的N Q C -O P -A D H 水凝胶浸提液均表现出促进细胞生长的趋势,细胞存活率均大于100%,这可能归因于水凝胶在细胞培养液中被浸提出的成分利于细胞生长,此成分被细胞作为营养物所利用,从而促进细胞生长;也有可能是在早期的培养过程中,N Q C -O P -A D H 水凝胶中带正电荷的季铵基团与细胞膜上带负电荷的磷酸基团发生相互作用,更好地促进细胞黏附㊂通过对24㊁48和72h 的细胞培养结果进行统计学分析发现,相同浸提时间的数据间并无显著性差异㊂随着培养时间延长至48和72h,细胞存活率没有明显的增长,除了同细胞培养液的营养成分不足和代谢物的积累有关之外,还可能由于培养一段时间后细胞铺满底部而导致生长空间有限,细胞间发生接触抑制,不利于细胞的生长㊂另一方面,N Q C -O P -A D H 水凝胶中含有季铵基团,在与细胞的长时间接触过程中,可能会对细胞膜产生作用,影响细胞的生长㊂但在整个培养过程中细胞存活率始终大于80%,符合一级细胞毒性评级,表明N Q C -O P -A D H 水凝胶具有良好的细胞相容性,故具有作为生物医学材料的应用潜力㊂(p <0.05;p <0.01.)图8 不同浸提时间的N Q C -O P -A D H 水凝胶浸提液对L 929细胞培养不同时间后的细胞活性F i g .8 C e l l u l a r a c t i v i t y of d i f f e r e n t e x t r a c t i o n t i m e s o f N Q C -O P -A D H h y d r og e l s e x t r a c t o n th e vi a b i l i t y of L 929c e l l s a t d i f f e r e n t c u l t i v a t i o n t i m e3.3.3水凝胶的细胞表面培养 应用于生物医学领域的材料必须具有良好的细胞相容性[27],故对N Q C -O P -A D H 进行细胞培养并检测细胞相容性是必不可少的㊂图9为N Q C -O P -A D H 水凝胶对L 929细胞表面培养1㊁3和5d 的荧光拍摄图片㊂实验结果显示,从第1天到第5天,水凝胶中绿色荧光强度逐渐变强,有大量的活细胞生长,且细胞增殖有明显增长的趋势(见图9(a ))㊂从3D 图片(见图9(b))可明显观察出,水凝胶内663期曹亚婵,等:基于壳聚糖的抗菌可注射自愈性水凝胶的制备及其生物相容性研究部也有大量细胞生长,且随时间的推移,细胞有向水凝胶深处迁移的趋势㊂主要归因于细胞接种在水凝胶表面后,由于水凝胶内部的孔状网络结构为细胞提供了迁移黏附空间,使细胞从表面迁移到水凝胶内部㊂实验结果初步表明N Q C -O P -A D H 水凝胶有良好的细胞相容性㊂图9 N Q C -O P -A D H 水凝胶表面培养L 929细胞荧光照片的平面图(a )和3D 图(b)F i g .9 P l a n v i e w (a )a n d 3D v i e w (b )o f f l u o r e s c e n t ph o t o s o f L 929c e l l s c u l t u r e d o n N Q C -O P -A D H h y d r o ge l s u rf a c e 3.3.4水凝胶的细胞包埋培养 将L 929细胞包埋在N Q C -O P -A D H 水凝胶内部,观察细胞生长情况,如图10所示㊂观察到包埋在水凝胶内部的细胞有良好的生长状态,且随着培养时间的增加,细胞数量增多,表明细胞在水凝胶内部有增殖行为㊂通过细胞表面培养和包埋培养,都显示出N Q C -O P -A D H 水凝胶有良好的细胞相容性,能为细胞提供良好的生长环境,为进一步应用于生物医学领域提供支持㊂图10 N Q C -O P -A D H 水凝胶包埋培养L 929细胞的3D 荧光照片F i g .10 F l u o r e s c e n c e p h o t o g r a ph s o f L 929c e l l s c u l t u r e d i n s i d e N Q C -O P -A D H h y d r o ge l 4 结论(1)以海洋生物材料C S 为基础材料,通过3种动态共价键的作用制备出新型N Q C -O P -A D H 水凝胶,该水凝胶具有孔径约为40μm 的三维网络孔状结构,且具有快速吸水的能力和良好的溶胀性能,有助于吸收伤口部位大量的渗出液,减少伤口浸润,为其在组织工程中的应用提供支持㊂N Q C -O P -A D H 能快速成胶,且成胶后仍有可注射性;被分割的水凝胶圆盘重新靠近组合时,可通过动态共价键自我愈合㊂(2)N Q C -O P -A D H 水凝胶对E .c o l i 和S .a u r e u s 的抑菌率分别为84%和99%,表现出良好的抑菌活性㊂(3)N Q C -O P -A D H 水凝胶其溶血率小于2%,可判定为不溶血材料;其在培养L 929细胞24㊁48和72h 过程中,细胞存活率始终大于80%,且L 929细胞在水凝胶表面和内部培养时具有良好的生长状态,表现出低细胞毒性和良好的细胞相容性㊂参考文献:[1] W e i Z ,Y a n g J H ,L i u Z Q ,e t a l .N o v e l b i o c o m p a t i b l e p o l ys a c c h a -r i d e -b a s e d s e l f -h e a l i n g h y d r o ge l [J ].A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i -a l s ,2015,25(9):1352-1359.[2] F a n Z J ,L i u B ,W a n g J Q ,e t a l .A n o v e l w o u n d d r e s s i n gb a s e d o n A g /g r a p h e n e p o l y m e r h y d r o g e l :E f f ec t i v e l y ki l l b a c t e r i a a n d a c c e l -e r a t e w o u n d h e a l i n g [J ].A d v a n c e d F u n c t i o n a l M a t e r i a l s ,2014,24:3933-3943.[3] T r a n N Q ,J o u n g Y K ,L i h E ,e t a l .I n s i t u f o r m i n ga n d r u t i n -r e -l e a s i n g c h i t o s a n h y d r o g e l s a s i n j e c t ab l e d r e s s i n gs f o r d e r m a l w o u n d h e a l i n g[J ].B i o m a c r o m o l e c u l e s ,2011,12(8):2872.[4] L i L ,Y a n B ,Y a n g J Q ,e t a l .N o v e l m u s s e l -i n s p i r e d i n je c t a b l e s e 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i b a c t e r i a l I n j e c t a b l eC h i t o s a n-B a s e d H y d r o g e l f o r S e l f-H e a l i n g B i o m a t e r i a lC a o Y a c h a n1,L i u X i a o k u n2,D a n g Q i f e n g1,L i u C h e n g s h e n g1(1.C o l l e g e o f M a r i n e L i f e S c i e n c e s,O c e a n U n i v e r s i t y o f C h i n a,Q i n g d a o266003,C h i n a;2.M a r i n e B i o m e d i c a l R e s e a r c hI n s t i t u t e o f Q i n g d a o,Q i n g d a o266075,C h i n a)A b s t r a c t:I n o r d e r t o s o l v e t h e p r o b l e m s o f l o w a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y a n d p o o r m e c h a n i c a l p r o p e r t i e s w h e n t r a d i t i o n a l h y d r o g e l s a r e u s e d a s d r e s s i n g s o r s c a f f o l d s i n v i v o.T h e a n t i b a c t e r i a l i n j e c t a b l e s e l f-h e a l i n g h y d r o g e l(N Q C-O P-A D H)w a s p r e p a r e d f o r t h e f i r s t t i m e b y d y n a m i c c h e m i c a l r e a c t i o n s b e-t w e e n t h i o l a t e d q u a t e r n a r y a m m o n i u m c h i t o s a n(N A C-Q C S)a n d a d i p i c a c i d d i h y d r a z i d e(A D H)u s i n g o x i d i z e d p u l l u l a n(O P)a s a c r o s s l i n k e r.T h e p h y s i c o c h e m i c a l p r o p e r t i e s,a n t i b a c t e r i a l p r o p e r t i e s,a n d b i o c o m p a t i b i l i t y o f t h e h y d r o g e l w e r e s t u d i e d.E x p e r i m e n t s s h o w e d t h a t N Q C-O P-A D H e x h i b i t e d h i g h a n t i b a c t e r i a l a c t i v i t y a g a i n s t E.c o l i a n d S.a u r e u s,w i t h a n t i b a c t e r i a l r a t e s o f84%a n d99%,r e s p e c-t i v e l y;h a d g o o d b l o o d c o m p a t i b i l i t y,w i t h a h e m o l y s i s r a t e o f l e s s t h a n2%;a n d p o s s e s s e d l o w c y t o t o x-i c i t y t o L929c e l l s c u l t u r e d f o r24,48a n d72h.T h e h y d r o g e l h a d g o o d c y t o c o m p a t i b i l i t y,b e c a u s e L929 c e l l s c u l t u r e d o n t h e s u r f a c e a n d i n s i d e o f t h e h y d r o g e l f o r5d a y s s t i l l h a d a g o o d g r o w t h s t a t e,a n d l o t s o f c e l l s m i g r a t e d i n s i d e t h e h y d r o g e l i n t h e p r o c e s s o f s u r f a c e c u l t u r e.T h e g e l a t i n i z e d N Q C-O P-A D H c o u l d p a s s t h r o u g h t h e s y r i n g e s m o o t h l y w i t h o u t c l o g g i n g,a n d h a d g o o d s e l f-h e a l i n g a b i l i t y.K e y w o r d s:t h i o l a t e d q u a t e r n a r y a m m o n i u m c h i t o s a n;p u l l u l a n;s e l f-h e a l i n g h y d r o g e l;a n t i b a c t e r i a la c t i v i t y;c y t o c o m p a t ib i l i t y责任编辑高蓓。
海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶自愈合机制研究
海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶自愈合机制研究
海藻酸钠（sodium alginate）和壳聚糖（chitosan）是一种生物可
降解的高分子材料，可通过离子交联制备成水溶性凝胶，并在水中表现出
自愈合性质。
本文旨在探究海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶的自愈合机制。
自愈合机制分为两个步骤：断裂之后的表面再结合和断裂面的填充。
在混合物中，海藻酸钠和壳聚糖通过静电相互作用形成堆积的三维网状结构，这些结构与周围环境形成氢键交联。
在凝胶断裂后，这些交联便断开了，需要重新形成，因此断裂面上的新的键与周围的分子重新交联形成新
的三维结构。
同时，为了填充断裂产生的空隙，凝胶中的海藻酸钠和壳聚
糖会相互扩散到断裂面，并在其中形成吸附层。
吸附层可以通过氢键、乙
酰胺基和胶桥等相互作用与凝胶的新断裂表面糊合在一起，从而填充空隙。
在自愈合过程中，海藻酸钠和壳聚糖的含量以及离子交联程度会影响
凝胶的自愈合性能。
较高的钠离子浓度可粘合更多的伸缩素链，导致更强
的糊合强度，而较高的凝胶浓度则有利于填充断裂面的缺陷。
总之，海藻酸钠-壳聚糖季铵盐水凝胶的自愈合机制是一种复杂而有
效的形态，由离子交联和分子扩散机制共同作用实现。
该凝胶在生物医学
和材料科学等领域具有广泛的应用潜力。
具有pH响应性的自愈合蓝光水凝胶
化工进展Chemical Industry and Engineering Progress2023 年第 42 卷第 9 期具有pH 响应性的自愈合蓝光水凝胶王少凡1，周颖1，郝康安2，黄安荣3，张如菊1，吴翀4，左晓玲1（1 贵州民族大学材料科学与工程学院，贵州 贵阳550025；2 贵州民族大学机械与电子工程学院，贵州 贵阳 550025；3国家复合改性聚合物材料工程技术研究中心，贵州 贵阳 550014；4 贵州中医药大学药学院，贵州 贵阳550025）摘要：通过分子设计，以改性壳聚糖与改性海藻酸钠通过席夫碱键交联，制备了一种低成本且具有多功能集成特性的新型荧光自愈合水凝胶（CSA 水凝胶）。
研究分析结果表明，该水凝胶表现出快速的凝胶化能力，最短仅在3min 内即可成胶。
并且水凝胶还表现出优异的自愈合能力，在室温下最快2h 即可实现自主型自愈合，且愈合效率高。
同时，在365nm 紫外光的照射下，CSA 水凝胶能够稳定释放出强烈的蓝色荧光，同时表现出荧光激发波长依赖特性。
此外，调节水凝胶的pH 能够很好地实现水凝胶的溶胶-凝胶相转变，进而实现凝胶的动态重组。
这种同时具备pH 响应性、自愈合特性以及荧光性能的水凝胶材料，为开发可用于生物影像和信息防伪领域的新一代智能材料提供了新的思路和重要指导作用。
关键词：水凝胶；自愈合；荧光；pH 响应；壳聚糖；海藻酸钠中图分类号：O636.9 文献标志码：A 文章编号：1000-6613（2023）09-4837-10Self-healing and blue-light hydrogel with pH responsivenessWANG Shaofan 1，ZHOU Ying 1，HAO Kang ’an 2，HUANG Anrong 3，ZHANG Ruju 1，WU Chong 4，ZUO Xiaoling 1(1 College of Materials Science and Engineering, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 2 College of Mechanical and Electrical Engineering, Guizhou Minzu University, Guiyang 550025, Guizhou, China; 3 National Engineering Research Center for Compounding and Modification of Polymeric Materials, Guiyang 550014, Guizhou, China;4College of Pharmacy, Guizhou University of Traditional Chinese Medicine, Guiyang 550025, Guizhou, China)Abstract: Based on the molecular design, a novel fluorescent self-healing hydrogel (CSA Hydrogel) with low cost and multi-functional integration properties was synthesized by the modified chitosan and sodium alginate via Schiff base crosslinking. The result was found that the hydrogel had a rapid gelatinizationability and the shortest time was 3 minutes. The hydrogel also showed the excellent self-healing ability, concretely, the self-healing phenomenon could be realized with the shortest time of 2 hours at room temperature and the self-healing efficiency was high. It was worth noting that CSA hydrogels can stably release strong blue fluorescence under 365nm UV light, and show the wavelength dependence of fluorescence excitation. In addition, the sol-gel phase transition of hydrogels could be realized by adjusting the pH of hydrogels, and then the dynamic recombination of hydrogels could be achieved. The研究开发DOI ：10.16085/j.issn.1000-6613.2022-1944收稿日期：2022-10-19；修改稿日期：2022-12-19。
壳聚糖基水凝胶伤口敷料的研究进展
壳聚糖基水凝胶伤口敷料的研究进展
郗传曦;李亚宁;徐广宇;姜贵全;宋见喜
【期刊名称】《中国造纸》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】壳聚糖是一种天然的阳离子型多糖,由于其分子链上含有丰富的氨基和羟基基团,可以通过分子间的相互作用来构筑多功能水凝胶。
壳聚糖基伤口敷料因其具有对创伤较好的保护和促进创伤愈合等特性而被广泛用于临床。
本文从抗菌性、生物相容性、伤口贴合性、抗氧化性等方面,对壳聚糖及其衍生物的性能特征进行了综述,分析了壳聚糖基水凝胶伤口敷料的发展趋势,并对其发展前景进行了展望。
【总页数】9页(P56-64)
【作者】郗传曦;李亚宁;徐广宇;姜贵全;宋见喜
【作者单位】北华大学材料科学与工程学院;北华大学药学院
【正文语种】中文
【中图分类】TS72;R318.08
【相关文献】
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左图为自 愈壳聚糖基水 凝胶（上：中间 打出的孔洞在 2 小时后自 愈） 与无自愈 的明胶（下）对 比实验。
让梦发生
目前，危岩课题组正将这一研究方向继续 延伸：一是将更多功能元素融入到水凝胶体 系，制备出更多新材料；二是将他们的水凝胶 材料作为药物载体，展开活体实验。
接着，还有个更有趣的实验—— —让水凝胶 动起来！
他们为水凝胶加入了磁性，赋予了这种壳 聚糖基自愈性水凝胶行为的可控性。
制备方法依旧非常简单：在壳聚糖溶液中 加入生物相容性良好的四氧化三铁纳米颗粒， 再加上功能化的聚乙二醇。
实验结果显示，这种磁性水凝胶宛如一只 “软体章鱼”！在外部磁场的驱动下，它能够通 过改变自身形状，移动通过狭窄的空隙。据了 解，制备出同时具有磁性和自愈性的水凝胶尚 属首例。
近年来，红曲菌生产的相关产品在我国发 展非常迅速。以红曲色素为例，在《食品添加剂 使用卫生标准》（GB2760-2007）的 40 多种天 然食用色素中，仅有的 2 种来自微生物的着色 剂—— —红曲米和红曲红，均为红曲菌的发酵产 物。红曲色素的销量还在逐年增加，2010 年成 为我国增长速度最快的食品着色剂品种，年产 量达 1 万吨，年产值 10 多亿元人民币。
自愈性的壳聚糖水凝胶做出来了！ 这种自愈性水凝胶能在生理条件下实现 自愈合吗？在生物刺激条件下具有响应性吗？ 否则它的临床应用只能是纸上谈兵。 为此，课题组将水、维生素 B6、木瓜蛋白 酶、溶菌酶等分别与其结合，试图找到壳聚糖 水凝胶在不同生物刺激下的响应规律。 张亚玲把水溶性染料作为药物模型加入 水凝胶中，记录染料在不同生物刺激下的释放 速率。实验结果表明在加入维生素 B6 和木瓜 蛋白酶的条件下，水凝胶内的药物释放速度明 显快于加入水或溶菌酶的对照组。 课题组讨论认为，这一实验提供了两个信 息：一是药物可以实现在生物刺激条件下的可 控释放；二是溶菌酶在这个体系中对壳聚糖几 乎没有降解作用。 “溶菌酶是一种蛋白，所以我们想到可以 将壳聚糖基水凝胶作为一种蛋白药物的释放 载体。”课题组成员介绍说。 在记录蛋白释放数据时，研究人员惊喜 地发现溶菌酶不仅能够可控释放，而且释放 前后酶的活性几乎不变，这证明了这种水凝 胶不仅仅能作为小分子药物的释放载体，也 能作为蛋白等生物大分子药物的释放载体。 实 验 结 果发 表 于 2011 年 6 月 的 Biomacromolecules（美国《生物大分子》杂志），并成为 年度热读文章之一。
为何研究自愈性水凝胶
“科学研究要以人为本”，报告 PPT 的 最后有这么一行字。这亦是危岩课题组多年 的科研理念和梦想—— —组建强有力的团队， 采用便宜的原材料，运用简单的制备方法， 合成出有实际应用前景的高分子材料。
为何选择自愈性水凝胶作为研究课题 呢？这要从传统给药方式所面临的问题说 起。
目 前 ，进 行 传 统 静 脉 药 物 注 射 时 ，药 物 进入人体血液循环系统后，需要经过心脏、 肺、动脉等途径达到病灶，这一过程 造成大 量药物流失，给药效率较低。同时，高浓度注 射药物时，药物的副作用不可忽视。此外，频 繁给药也给病人增加了身体和经济上的负 担。
红曲色素的稳定性问题亦值得关注。“红 曲色素在应用中有个很大的问题就是稳定性， 特别是放到太阳光底下一照就很容易褪色。” 陈福生表示，目前这个问题还没有得到很好的 解决。
此外，功能红曲还存在有效成分的问题。 陈福生介绍说，降血脂功能红曲中的 Monacolin K 存在酸式与内酯式结构两种形式，其 中内酯式的 Monacolin K 须在体内水解成相 应的酸式才能发挥药效，由于这一过程需要 消耗体内的羟基酯酶，所以长期使用会增加 肝肾负担。因此，如何提供功能性红曲中
早在 1979 年，来自日本的远藤章曾经从 红色红曲菌发酵产物中分离得到一种可抑制 体内胆固醇合成的活性物质，命名为 Monacolin K（莫哪呵啉 K）。据陈福生介绍，北京北 大维信生物科技有限公司推出的“血脂康”，其 主要成分就是含有 Monacolin K 的红曲，目前 已占据我国降血脂药物市场约半壁江山。
“我们希望做出来的东西简单、便宜而且 有用，这种多功能水凝胶或许已经接近我们的 梦想。”陶磊表示。
记 者 获 悉 ，最 近 课 题 组 在 他 们 的 水 凝 胶 体 系里 添 加 了生 物 惰性 的 二氧 化 硅，获 得 了 具 有多 级 孔 结构 的 有机 — 无机 杂 化 材 料 ，这 一材料在进行血细胞吸附实验时表现良好， 是一种潜在的止血材料。实验结果已发表于 2012 年 Advanced Healthcare Materials （德国 《高等 健康医学材料》 杂志），并 已申报专 利。
Monacolin K 酸式结构的含 量是当 前的一 个 热点问题。
“目前研究认为，红曲菌还能产生很多其他 功能性成分，比如可以产生具有降血压作用的 γ- 氨基丁酸。另外，关于红曲预防老年人骨质 疏松的功能也正在研究之中。”陈福生说。
红曲菌产品 陈福生供图
分子生物学介入
针对上述问题，学界普遍认为红曲菌分子 生物学研究有望推动其解决。
下一步，若想让这种自愈性水凝胶真正从 实验室走向临床，或许还有很多未知因素和待 解决的问题，课题组正在和临床医生开展交流 与合作。
或许未来的某一天，这种壳聚糖基水凝胶 真的能够带着细胞或药物被直接注射到病灶 附近，再通过外部磁场的作用，像“章鱼”一样 准确“游”到病灶部位，并将药物固定于此，根 据材料配比和生物刺激环境可控释放出药物。
周 刊
姻山东瀚霖生物技术有限公司协办
2012 年 12 月 04 日
周二出版
︻主 编
生物新药研发应重视业创新不足已是业内共
在抓住机遇、突破创 新瓶颈的过程 中，本土 药企
识，其原因包括 国内 药企以 仿制药 为主、低价 竞争 、 应重视邻国经验。
企业利润率低，研发投入不足等多方面原因。新药研
这听起来像天方夜谭，但课题组正用他们 的努力，让梦发生。
分子生物学或成红曲菌研究新契机
姻本报实习生 罗甜甜
微生物虽小，却在人们的生活中扮演着重 要角色，比如公众熟知的乳酸菌。
事实上，还有很多微生物等待着科学家去 探索，并应用于生产实践。红曲菌便是其中一 种。
“虽然红曲菌是我国特色的微生物资源， 但缺乏系统研究。”华中农业大学食品生物技 术与安全实验室教授陈福生对此不无惋惜。但 他也指出，分子生物学正在为红曲菌研究带来 新的契机。
尚 未 得 到 有 效 遏 制 ，从 而 带 来 了 可 观 的 市 场 需 求； 同研发和合同生产，并逐步走向创新。目前，印度仅有
产 学 研 联 盟 与 产 业 园 区 建 设 初 具 规 模 ，促 进 企 业 世界中型药企，但已成为世 界市场高质量、低成本的
创新能力稳步提高。
仿制药领导者以及合同研发和生产的领先国家。
临床可行性
有了这一成果，课题组进而将目光转向细 胞治疗。
依旧是用壳聚糖的一个衍生物，加上功能 化的聚乙二醇，这次他们把细胞也带上了。细
右图为磁性壳聚 糖基自愈性水凝胶挤 过狭窄通道，证明了其 自愈性与磁性的协同 作用。
胞的生存条件更加苛刻，它能够在这种神奇的 水凝胶中存活吗？
实验结果再次令研究人员兴奋不已。博士 生杨斌在室温、pH 值 7.0 的温和条件下把细 胞、成胶元素相混合，不到 1 分钟，包含着细胞 的水凝胶就迅速形成了。在激光共聚焦显微镜 下观察 3D 水凝胶中的细胞存活情况，杨斌发 现只有极少量的死亡细胞。实验开始后 24 小 时和 72 小时的观察结果显示，细胞在水凝胶 内存活良好，死亡细胞数量没有明显增加。实 验结果表明这种水凝胶的生物相容性良好，有 可能成为细胞治疗的新载体。实验结果已发表 于 2012 年 Polymer Chemistry（英国《高分子化 学》杂志）。
诸多问题待解
与红曲菌历久弥新的应用相比，研究中需
要解决的问题依然很多。 “在红曲菌的研究中，分类争议一直存在。”
陈福生对《中国科学报》记者说，“最早是日本人 作的分类，认为有 30 多个种，中科院微生物研究 所的李钟庆等中国科学家也作了一些分类研究， 认为至少有 10 多个种。”
然而，1983 年 Hawksworth，D.L.和 Pitt, J. I.在《澳大利亚植物学杂志》（Australian Journal of Botany）发表了红曲 菌新的 分类 ，认 为 红曲菌只有 3 个种。从那时起，国际上就采 用这个分类体系。但是，中国学者往往同时 采用两种分类方法，从而给研究造成一定麻 烦，因为有些菌种在中国存在而在国外则可 能不认可。
应用历久弥新
红曲菌的发酵产物—— —红曲，在我国的应 用已逾千年，最早是把它用作食品着色剂和中 药配伍。
作为活血化瘀、健脾消食的传统中药，在 《本草纲目》 中，红曲得到了李时珍这样的评 价： “此乃人窥造化之巧者也”， “奇药也”。
在我国传统酿酒工业中，增香红曲作为一 种特殊的红曲品种，还能使酒的香味更加醇 厚。
对于红曲菌分类的困惑，陈福生表示，依 据一些分子标签进行的微生物分类相对比较 客观。采用基于 DNA 特征的红曲菌分类结果， 可以作为红曲菌形态分类的补充，从而更加客 观、真实地反映红曲菌的系统发育关系。
例如，从仿制到仿创再到创新，日 本药企 主要 聚
发的高成本、高风险、低效率已成为新药创制的主要 焦本土市场，国外市场和跨国 药企共同开拓，通过 仿
瓶颈。
创和整合诞生了两家全球前二十大制药企业。
同 时，国 内生物 医药 产业正 面 对 着难 得 的发 展
而印度则走出了一条产业升级之路。仿制药从国
机 遇 ：重 大 疾 病 、耐 药 菌 引 发 的 疾 病 及 传 染 性 疾 病 内市场走向国际，产品从原 料药向制剂升级，承接 合
危岩对《中国科学报》记者表示，课题组希 望将自愈性水凝胶作为药物载体，注射到病灶 部位，注射过程中破碎的水凝胶迅速实现自修 复，将药物“固定”在预期部位，再缓慢释放，达 到治疗目的，期望解决传统静脉给药方法上的 不足。