海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能_张鸿鑫
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
（ pH = 7. 4） 中形成均相溶液，将两种溶液直接漩
370
高分子学报
2016 年
涡混合均匀（ 如未特别注明，体系中醛基和酰肼 基摩尔比 5 ∶ 2 ） ，室温下即可形成均匀透明的水 凝胶．
水凝胶的自愈合性表征采用模具制备 2 组圆 柱形水凝胶（ 直径（ 10 ± 1） mm，高（ 8 ± 1） mm） ，其 中一组添加少量罗丹明 B（ 20 μL，5 mg / mL） 染 色． 将 3 个圆柱形水凝胶首尾相接，在接界处滴加 20 μL PBS 用于润湿表面，将拼接好的凝胶室温 下放置 12 h 后，观察水凝胶自愈情况． 同时用原 位释放的方 法［19］ 制 备 钙 离 子 交 联 的 海 藻 酸 水 凝 胶作为对照组．
的另一特征峰 v（ CO—H） 在 2855 cm － 1 出现． 因 此可以证明通过高碘酸钠氧化我们得到了醛基化 的海藻酸钠． 利用盐酸羟胺-电位滴定法测定的醛 基含量为 4. 91 mmol / g，计算得到海藻酸钠的实 际氧化度为 48. 6% ． 海藻酸被氧化后顺二醇结构 转化为醛基，糖环打开，此时原糖醛酸上的 C（ 1） 结构成为同碳二元醚，可将其看作类似缩醛的结 构，而缩醛结构容易发生水解，因此部分氧化海藻 酸钠可按照类似缩醛的水解机理降解［20］． 氧化海 藻酸不仅引入了醛基，也解决了海藻酸在体内难 以降解的问题． 2. 2 末端为酰肼基的聚乙二醇的表征
Scheme 1 Oxidation of alginate
取制备的 ADA 少量，KBr 压片法制样，使用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
德国 Bruker 公司 EQUINOX55 型傅立叶变换红外
光谱仪对产物进行红外光谱分析．
利用 盐 酸 羟 胺-电 位 滴 定 法 测 定 醛 基 含 量［17］，具体方法如下： 利用盐酸羟胺与醛基反应
生成肟，同时释放 HCl，配制一定浓度的 NaOH 溶
液，对释放出的 HCl 进行滴定． 实际氧化度（ OD）
定义为被氧化的糖醛酸单元占海藻酸中所含糖醛
酸单元的比例，如式（ 1） 所示．
OD = nCHO /2 × 100% nhexuronic acids
（ 1）
其中 nCHO为盐酸羟胺-电位滴定法测定的醛基的
PEG-DF 的1 H-NMＲ 谱图以及各个峰的归属 如图 2 所 示，在 δ = 8. 89 处，出 现 1 个 —CO— NH—小而尖的单峰，在 δ = 4. 50 ～ 4. 64 处，出现 1 个 —NH2 — 的小而宽的峰，根据 d、b、c 3 处的积 分面积，计 算 得 到 PEFG-DF 的 酰 肼 基 封 端 率 为 96. 6% （ Sc∶ Sb∶ Sd = 1∶ 1. 94∶ 2. 07） ．
海藻酸是从天然褐藻中提取的一种多糖，结 构为直链型（ 1 →4） 键合的 β-D-甘露糖醛酸（ M） 和 α-L-古洛糖醛酸（ G） 的无规嵌段共聚物，其中 G 单元是 M 单元在 C-5 位的立体异构体［1］． 海藻 酸钠 水 溶 液 在 遇 到 钙、铜、锌 等 二 价 金 属 阳 离 子 （ 镁除外） 时，能够在温和的生理条件下迅速形成 凝胶，因此 被 广 泛 应 用 于 药 物 载 体［2］、组 织 工 程 支架［3］、细 胞 微 囊 化 免 疫 隔 离 技 术［4］ 等 生 物 医 用［5，6］领域． 在多价离子与海藻酸形成的水凝胶 中，以钙-海藻酸凝胶研究得最多． 作为细胞外基 质，钙-海藻酸水凝胶能够为细胞生长提供三维生 长环境，但由离子螯合形成的物理交联是可逆的， 组织液中大量的 Na + 、K + 等离子能逐渐与高价离 子发生置 换，导 致 水 凝 胶 力 学 强 度 降 低［7］，较 高 的 Ca2 + 离子浓度也会影响细胞的生长，导致细胞 毒性，触发细胞凋亡或细胞死亡［8］． 近年来研究
物质的量，nhexuronic acids 为试样中所含的糖醛酸单元
的物质的量．
1. 3 末端为酰肼基的聚乙二醇的合成与表征 PEG-DF 的合成反应如示意图 2 所示，参考
文献［18］的 方 法，具 体 操 作 步 骤 如 下： 首 先 将 5. 24 g PEG 2000 溶解在 90 mL 无水甲苯中，加入 17 mL 溶解了 1. 8 g 叔丁醇钾的叔丁醇溶液，充分 混合后，通入氮气 20 min． 然后，将 3. 2 mL 溴代乙 酸乙酯逐滴滴加到溶液中，室温下搅拌 24 h，过滤 除去副产物，将滤液旋蒸浓缩，在冰乙醚中沉淀， 得到白色沉淀的中间产物． 第二步，将 5 g 中间产 物溶于 100 mL 甲醇中，然后缓慢加入水合肼的甲 醇溶液（ 30 mL 水合肼溶于 40 mL 甲醇中） ． 室温 下搅拌 24 h，旋蒸浓缩，将浓缩液用二氯甲烷萃 取，萃取液用无水硫酸镁干燥过夜． 过滤浓缩后， 在冰乙醚中沉淀，得到 PEG-DF 产物．
摘 要 利用高碘酸钠氧化海藻酸得到带有醛基的海藻酸，利用水合肼与聚乙二醇反应得到末端为酰肼基 的聚乙二醇，以二者为原料利用醛基与酰肼基反应形成酰腙键的动态化学反应，赋予天然生物大分子水凝胶 优良的自愈性和 pH 响应性． 通过红外光谱、核磁共振光谱、动态黏弹谱、电子万能试验机等表征了材料的结 构、水凝胶的自愈合能力以及 pH 响应性． 结果表明，该水凝胶具有良好的力学性能和自愈合能力，能够在不 加热和不添加催化剂的情况下，在温和的生理环境下自发实现切口愈合． 同时水凝胶具有 pH 响应性，在碱性 环境中成凝胶，在酸性环境中则转变为溶液状态，并且这种凝胶—溶液转变可重复多次． 这些优异的性能，加 上简单的制备方法、良好的生物相容性将为这类材料在生物医用领域的应用提供坚实的基础． 关键词 海藻酸，水凝胶，自愈合，酰腙键
水凝胶的动态黏弹 性 测 试 使 用 Kinexus pro 旋转流变仪（ Malvern Instruments，UK） ，所用夹具 为平板，直径 40 mm，试验温度 25 ℃ ，夹具边缘用 硅油密封以防止水分挥发． 利用动态黏弹谱跟踪 体系的自愈合过程步骤如下： 将两组份混合均匀 后置于平板夹具上，利用时间扫描跟踪凝胶化过 程，当体系的模量不再变化，说明交联完全并形成 稳定的三维网络结构； 然后打开夹具将水凝胶切 成 16 等份，并滴加 20 μL PBS（ pH = 6） 润湿切面， 重新合上夹具，一定时间后对样品进行动态频率 扫描．
* 2015-08-24 收稿，2015-10-13 修 稿； 广 东 省 自 然 科 学 基 金 （ 基 金 号 2014A030313379 ） 和 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 基 金 号 81171459， 31400824） 资助． ＊＊通讯联系人，E-mail： tlulu@ jnu． edu． cn； tcrz9@ jnu． edu． cn doi： 10. 11777 / j． issn1000-3304. 2016． 15211
368
3期
张鸿鑫等： 海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能
369
聚乙 二 醇 反 应，得 到 末 端 为 酰 肼 基 的 聚 乙 二 醇 （ PEG-DF） ，进一步利用醛基与酰肼基反应形成 酰腙键，赋予海藻酸水凝胶自愈性和 pH 响应性， 为该类材料在生物医用领域的应用奠定了基础．
1 实验部分
第3 期 2016 年 3 月
高分子学报
ACTA POLYMEＲICA SINICA
No． 3 Mar． ，2016
海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能*
张鸿鑫1 鲁 路1，2 ＊＊ 李立华1，2 焦延鹏1，2 周长忍1，2 ＊＊
（ 1 暨南大学材料科学与工程系 2 人工器官与材料教育部工程中心 广州 510632）
压缩和拉伸试验使用 SHIMADZU AG-I 型高 精度电子万能试验机进行． 压缩试验试样为圆柱 形，直径（ 10 ± 1） mm，高（ 8 ± 1） mm，压缩速率 1. 0 mm / min． 使用手术刀片将圆柱型水凝胶纵切成 4 等份，在切口处滴加 20 μL PBS（ pH = 6） 润湿切 面，一定时间后进行同条件压缩测试． 拉伸试验采 用哑铃型样条，标距 15 mm，横截面 2 mm × 4 mm． 拉伸速率 1. 0 mm / min． 使用手术刀片将哑铃型水 凝胶从标距中心位置切开，在切口处滴加 20 μL PBS（ pH = 6） 润湿切面，一定时间后进行同条件 拉伸测试．
碱反应，与含有大量氨基的明胶混合交联形成可 原位成型的凝胶体系［10］． Sun 等利用海藻酸和聚 丙烯酰胺构建了具有高拉伸和高韧性的双网络水 凝胶［11］．
自愈合是活体组织的基本性能之一，生物组 织受损之后会发生高效而复杂的自愈合过程，并 可承受反复的伤害． 把生物学的概念引入高分子 材料，形成具有自愈合功能的智能型材料称为自 愈性材料［12］． 将自愈性这一特点引入生物医用水 凝胶，具有重要的仿生意义，自愈性水凝胶能够更 好的满足可注射水凝胶的要求，在注射过程中被 破坏的结构可在生物体内重建． 另外，自愈性水凝 胶作为三维细胞培养载体有着独特的优势，能够 更好地模拟细胞生存环境，有助于细胞间的接触 信息传递，实现多种、多层细胞的共培养等． 酰腙 键［13，14］是当前 动 态 化 学 领 域 备 受 关 注 的 一 种 可 逆共价化学键，通过它制备的凝胶不但具有良好 的稳定性，而且由于酰腙键在酸催化下的反应是 一个可逆反应［15，16］，因此有望制备同时具有 pH 响应特性及自愈性的水凝胶． 本研究利用生物相 容性优良的生物大分子海藻酸和聚乙二醇（ PEG） 作为主要原料，使用高碘酸钠氧化海藻酸制备了 含有醛基的氧化海藻酸（ ADA） ，并通过水合肼与
1. 1 主要原料 海藻酸钠，食品级，青岛晶岩生物科技开发有
限公司（ 粒度为 60 目，黏度为 530 MPa·s） ； PEG 2000，天津市大茂试剂厂； 其他试剂如未做特殊说 明，均为分析纯，购自广州化学试剂厂．
1. 2 部分氧化海藻酸的制备与表征 强氧化剂高碘酸钠可以氧化邻二醇结构，使
其成为醛或酮，海藻酸钠与高碘酸的反应式如示 意图 1 所示． 将 5 g 海藻酸钠均匀分散于 25 mL 无水乙醇中，将 2. 7 g 高碘酸钠溶于 25 mL 去离 子水中制成溶液并加入到海藻酸钠分散液中，避 光条件下磁力搅拌 6 h，加入与高碘酸钠等物质的 量的乙二醇终止反应，继续搅拌 1 h． 反应产物在 去离子 水 中 透 析 （ 透 析 袋 截 留 分 子 量 8000 ～ 14000） ，每 4 h 换水，直至去离子水的电导率不再 发生变化，－ 40 ℃ 下冷冻干燥得到 ADA 样品．
Fig． 1 IＲ spectra of sodium alginate with and without oxidization
2 结果与讨论
2. 1 氧化海藻酸的表征 海藻酸钠的糖醛酸结构单元中具有顺式邻二
醇结构，因而能与高碘酸钠反应，发生 C—C 键断 裂，生成 2 个醛基． 这个反应是定量进行的，每断 1 mol 碳-碳键消耗 1 mol 高碘酸钠，因此可以通过 控制高碘酸钠的量来控制海藻酸钠的氧化度． 氧 化前后海藻酸钠样品的红外光谱图如图 1 所示， 氧化海藻酸在 1731 cm － 1 处出现了 1 个新的特征 峰，该峰应归属于醛基的 C O 振动吸收峰，醛基
者尝试利用多种形式的化学交联来制备具有多种
功能的海藻酸水凝胶以满足其在生物医用领域的 要求． 海藻酸钠与甲基丙烯酸酐反应可制备光交 联海藻酸水凝胶，通过调节海藻酸中甲基丙烯酸 酯的含量，能够控制凝胶的溶胀率、弹性模量和降 解速率［9］． Balakfishnan 等采用高碘酸钠使海藻酸 钠部分氧化得到含醛基的海藻酸钠，利用 Schiff
Scheme 2 Synthesis of PEG-DF
将 PEG-DF 溶于氘代二甲基亚砜，置于核磁 管中，使用德国 Bruker 公司 ascendTM 500 型核磁 共振光谱仪对 PEG-DF 结构进行分析表征．
1. 4 水凝胶的制备与表征 将 ADA 与 PEG-DF 分 别 溶 于 PBS 缓 冲 液
370
高分子学报
2016 年
涡混合均匀（ 如未特别注明，体系中醛基和酰肼 基摩尔比 5 ∶ 2 ） ，室温下即可形成均匀透明的水 凝胶．
水凝胶的自愈合性表征采用模具制备 2 组圆 柱形水凝胶（ 直径（ 10 ± 1） mm，高（ 8 ± 1） mm） ，其 中一组添加少量罗丹明 B（ 20 μL，5 mg / mL） 染 色． 将 3 个圆柱形水凝胶首尾相接，在接界处滴加 20 μL PBS 用于润湿表面，将拼接好的凝胶室温 下放置 12 h 后，观察水凝胶自愈情况． 同时用原 位释放的方 法［19］ 制 备 钙 离 子 交 联 的 海 藻 酸 水 凝 胶作为对照组．
的另一特征峰 v（ CO—H） 在 2855 cm － 1 出现． 因 此可以证明通过高碘酸钠氧化我们得到了醛基化 的海藻酸钠． 利用盐酸羟胺-电位滴定法测定的醛 基含量为 4. 91 mmol / g，计算得到海藻酸钠的实 际氧化度为 48. 6% ． 海藻酸被氧化后顺二醇结构 转化为醛基，糖环打开，此时原糖醛酸上的 C（ 1） 结构成为同碳二元醚，可将其看作类似缩醛的结 构，而缩醛结构容易发生水解，因此部分氧化海藻 酸钠可按照类似缩醛的水解机理降解［20］． 氧化海 藻酸不仅引入了醛基，也解决了海藻酸在体内难 以降解的问题． 2. 2 末端为酰肼基的聚乙二醇的表征
Scheme 1 Oxidation of alginate
取制备的 ADA 少量，KBr 压片法制样，使用
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
德国 Bruker 公司 EQUINOX55 型傅立叶变换红外
光谱仪对产物进行红外光谱分析．
利用 盐 酸 羟 胺-电 位 滴 定 法 测 定 醛 基 含 量［17］，具体方法如下： 利用盐酸羟胺与醛基反应
生成肟，同时释放 HCl，配制一定浓度的 NaOH 溶
液，对释放出的 HCl 进行滴定． 实际氧化度（ OD）
定义为被氧化的糖醛酸单元占海藻酸中所含糖醛
酸单元的比例，如式（ 1） 所示．
OD = nCHO /2 × 100% nhexuronic acids
（ 1）
其中 nCHO为盐酸羟胺-电位滴定法测定的醛基的
PEG-DF 的1 H-NMＲ 谱图以及各个峰的归属 如图 2 所 示，在 δ = 8. 89 处，出 现 1 个 —CO— NH—小而尖的单峰，在 δ = 4. 50 ～ 4. 64 处，出现 1 个 —NH2 — 的小而宽的峰，根据 d、b、c 3 处的积 分面积，计 算 得 到 PEFG-DF 的 酰 肼 基 封 端 率 为 96. 6% （ Sc∶ Sb∶ Sd = 1∶ 1. 94∶ 2. 07） ．
海藻酸是从天然褐藻中提取的一种多糖，结 构为直链型（ 1 →4） 键合的 β-D-甘露糖醛酸（ M） 和 α-L-古洛糖醛酸（ G） 的无规嵌段共聚物，其中 G 单元是 M 单元在 C-5 位的立体异构体［1］． 海藻 酸钠 水 溶 液 在 遇 到 钙、铜、锌 等 二 价 金 属 阳 离 子 （ 镁除外） 时，能够在温和的生理条件下迅速形成 凝胶，因此 被 广 泛 应 用 于 药 物 载 体［2］、组 织 工 程 支架［3］、细 胞 微 囊 化 免 疫 隔 离 技 术［4］ 等 生 物 医 用［5，6］领域． 在多价离子与海藻酸形成的水凝胶 中，以钙-海藻酸凝胶研究得最多． 作为细胞外基 质，钙-海藻酸水凝胶能够为细胞生长提供三维生 长环境，但由离子螯合形成的物理交联是可逆的， 组织液中大量的 Na + 、K + 等离子能逐渐与高价离 子发生置 换，导 致 水 凝 胶 力 学 强 度 降 低［7］，较 高 的 Ca2 + 离子浓度也会影响细胞的生长，导致细胞 毒性，触发细胞凋亡或细胞死亡［8］． 近年来研究
物质的量，nhexuronic acids 为试样中所含的糖醛酸单元
的物质的量．
1. 3 末端为酰肼基的聚乙二醇的合成与表征 PEG-DF 的合成反应如示意图 2 所示，参考
文献［18］的 方 法，具 体 操 作 步 骤 如 下： 首 先 将 5. 24 g PEG 2000 溶解在 90 mL 无水甲苯中，加入 17 mL 溶解了 1. 8 g 叔丁醇钾的叔丁醇溶液，充分 混合后，通入氮气 20 min． 然后，将 3. 2 mL 溴代乙 酸乙酯逐滴滴加到溶液中，室温下搅拌 24 h，过滤 除去副产物，将滤液旋蒸浓缩，在冰乙醚中沉淀， 得到白色沉淀的中间产物． 第二步，将 5 g 中间产 物溶于 100 mL 甲醇中，然后缓慢加入水合肼的甲 醇溶液（ 30 mL 水合肼溶于 40 mL 甲醇中） ． 室温 下搅拌 24 h，旋蒸浓缩，将浓缩液用二氯甲烷萃 取，萃取液用无水硫酸镁干燥过夜． 过滤浓缩后， 在冰乙醚中沉淀，得到 PEG-DF 产物．
摘 要 利用高碘酸钠氧化海藻酸得到带有醛基的海藻酸，利用水合肼与聚乙二醇反应得到末端为酰肼基 的聚乙二醇，以二者为原料利用醛基与酰肼基反应形成酰腙键的动态化学反应，赋予天然生物大分子水凝胶 优良的自愈性和 pH 响应性． 通过红外光谱、核磁共振光谱、动态黏弹谱、电子万能试验机等表征了材料的结 构、水凝胶的自愈合能力以及 pH 响应性． 结果表明，该水凝胶具有良好的力学性能和自愈合能力，能够在不 加热和不添加催化剂的情况下，在温和的生理环境下自发实现切口愈合． 同时水凝胶具有 pH 响应性，在碱性 环境中成凝胶，在酸性环境中则转变为溶液状态，并且这种凝胶—溶液转变可重复多次． 这些优异的性能，加 上简单的制备方法、良好的生物相容性将为这类材料在生物医用领域的应用提供坚实的基础． 关键词 海藻酸，水凝胶，自愈合，酰腙键
水凝胶的动态黏弹 性 测 试 使 用 Kinexus pro 旋转流变仪（ Malvern Instruments，UK） ，所用夹具 为平板，直径 40 mm，试验温度 25 ℃ ，夹具边缘用 硅油密封以防止水分挥发． 利用动态黏弹谱跟踪 体系的自愈合过程步骤如下： 将两组份混合均匀 后置于平板夹具上，利用时间扫描跟踪凝胶化过 程，当体系的模量不再变化，说明交联完全并形成 稳定的三维网络结构； 然后打开夹具将水凝胶切 成 16 等份，并滴加 20 μL PBS（ pH = 6） 润湿切面， 重新合上夹具，一定时间后对样品进行动态频率 扫描．
* 2015-08-24 收稿，2015-10-13 修 稿； 广 东 省 自 然 科 学 基 金 （ 基 金 号 2014A030313379 ） 和 国 家 自 然 科 学 基 金 （ 基 金 号 81171459， 31400824） 资助． ＊＊通讯联系人，E-mail： tlulu@ jnu． edu． cn； tcrz9@ jnu． edu． cn doi： 10. 11777 / j． issn1000-3304. 2016． 15211
368
3期
张鸿鑫等： 海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能
369
聚乙 二 醇 反 应，得 到 末 端 为 酰 肼 基 的 聚 乙 二 醇 （ PEG-DF） ，进一步利用醛基与酰肼基反应形成 酰腙键，赋予海藻酸水凝胶自愈性和 pH 响应性， 为该类材料在生物医用领域的应用奠定了基础．
1 实验部分
第3 期 2016 年 3 月
高分子学报
ACTA POLYMEＲICA SINICA
No． 3 Mar． ，2016
海藻酸动态共价交联水凝胶的制备及其自愈合性能*
张鸿鑫1 鲁 路1，2 ＊＊ 李立华1，2 焦延鹏1，2 周长忍1，2 ＊＊
（ 1 暨南大学材料科学与工程系 2 人工器官与材料教育部工程中心 广州 510632）
压缩和拉伸试验使用 SHIMADZU AG-I 型高 精度电子万能试验机进行． 压缩试验试样为圆柱 形，直径（ 10 ± 1） mm，高（ 8 ± 1） mm，压缩速率 1. 0 mm / min． 使用手术刀片将圆柱型水凝胶纵切成 4 等份，在切口处滴加 20 μL PBS（ pH = 6） 润湿切 面，一定时间后进行同条件压缩测试． 拉伸试验采 用哑铃型样条，标距 15 mm，横截面 2 mm × 4 mm． 拉伸速率 1. 0 mm / min． 使用手术刀片将哑铃型水 凝胶从标距中心位置切开，在切口处滴加 20 μL PBS（ pH = 6） 润湿切面，一定时间后进行同条件 拉伸测试．
碱反应，与含有大量氨基的明胶混合交联形成可 原位成型的凝胶体系［10］． Sun 等利用海藻酸和聚 丙烯酰胺构建了具有高拉伸和高韧性的双网络水 凝胶［11］．
自愈合是活体组织的基本性能之一，生物组 织受损之后会发生高效而复杂的自愈合过程，并 可承受反复的伤害． 把生物学的概念引入高分子 材料，形成具有自愈合功能的智能型材料称为自 愈性材料［12］． 将自愈性这一特点引入生物医用水 凝胶，具有重要的仿生意义，自愈性水凝胶能够更 好的满足可注射水凝胶的要求，在注射过程中被 破坏的结构可在生物体内重建． 另外，自愈性水凝 胶作为三维细胞培养载体有着独特的优势，能够 更好地模拟细胞生存环境，有助于细胞间的接触 信息传递，实现多种、多层细胞的共培养等． 酰腙 键［13，14］是当前 动 态 化 学 领 域 备 受 关 注 的 一 种 可 逆共价化学键，通过它制备的凝胶不但具有良好 的稳定性，而且由于酰腙键在酸催化下的反应是 一个可逆反应［15，16］，因此有望制备同时具有 pH 响应特性及自愈性的水凝胶． 本研究利用生物相 容性优良的生物大分子海藻酸和聚乙二醇（ PEG） 作为主要原料，使用高碘酸钠氧化海藻酸制备了 含有醛基的氧化海藻酸（ ADA） ，并通过水合肼与
1. 1 主要原料 海藻酸钠，食品级，青岛晶岩生物科技开发有
限公司（ 粒度为 60 目，黏度为 530 MPa·s） ； PEG 2000，天津市大茂试剂厂； 其他试剂如未做特殊说 明，均为分析纯，购自广州化学试剂厂．
1. 2 部分氧化海藻酸的制备与表征 强氧化剂高碘酸钠可以氧化邻二醇结构，使
其成为醛或酮，海藻酸钠与高碘酸的反应式如示 意图 1 所示． 将 5 g 海藻酸钠均匀分散于 25 mL 无水乙醇中，将 2. 7 g 高碘酸钠溶于 25 mL 去离 子水中制成溶液并加入到海藻酸钠分散液中，避 光条件下磁力搅拌 6 h，加入与高碘酸钠等物质的 量的乙二醇终止反应，继续搅拌 1 h． 反应产物在 去离子 水 中 透 析 （ 透 析 袋 截 留 分 子 量 8000 ～ 14000） ，每 4 h 换水，直至去离子水的电导率不再 发生变化，－ 40 ℃ 下冷冻干燥得到 ADA 样品．
Fig． 1 IＲ spectra of sodium alginate with and without oxidization
2 结果与讨论
2. 1 氧化海藻酸的表征 海藻酸钠的糖醛酸结构单元中具有顺式邻二
醇结构，因而能与高碘酸钠反应，发生 C—C 键断 裂，生成 2 个醛基． 这个反应是定量进行的，每断 1 mol 碳-碳键消耗 1 mol 高碘酸钠，因此可以通过 控制高碘酸钠的量来控制海藻酸钠的氧化度． 氧 化前后海藻酸钠样品的红外光谱图如图 1 所示， 氧化海藻酸在 1731 cm － 1 处出现了 1 个新的特征 峰，该峰应归属于醛基的 C O 振动吸收峰，醛基
者尝试利用多种形式的化学交联来制备具有多种
功能的海藻酸水凝胶以满足其在生物医用领域的 要求． 海藻酸钠与甲基丙烯酸酐反应可制备光交 联海藻酸水凝胶，通过调节海藻酸中甲基丙烯酸 酯的含量，能够控制凝胶的溶胀率、弹性模量和降 解速率［9］． Balakfishnan 等采用高碘酸钠使海藻酸 钠部分氧化得到含醛基的海藻酸钠，利用 Schiff
Scheme 2 Synthesis of PEG-DF
将 PEG-DF 溶于氘代二甲基亚砜，置于核磁 管中，使用德国 Bruker 公司 ascendTM 500 型核磁 共振光谱仪对 PEG-DF 结构进行分析表征．
1. 4 水凝胶的制备与表征 将 ADA 与 PEG-DF 分 别 溶 于 PBS 缓 冲 液