本课题采用不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖(CS),与纳米羟基磷灰石(n-HA)、聚乙烯醇(PVA)以物理交联法和粒子致孔法制备n-HA/PVA/CS复合水凝胶,并对其相关性能进行研究。在此基础上,对其抑菌性及在模拟体液中相关性能进行深入研究,旨在得到综合性能优良,并具有良好抑菌性及稳定性的人工角膜支架材料。人工角膜可用于角膜盲患者的治疗,目前由于供体角膜的严重不足,使得人工角膜成为研究热点。大多数人工角膜是由多孔裙边支架和光学中心两部分组成。其中裙边支架材料是与植床直接接触的部分,起到与人眼组织细胞融合的作用,但是大部分异质材料与人体组织间并不能很好的相容,并且在植入后,常常会出现角膜脱出,发炎等并发症,所以寻找具有良好生物相容性的支架材料成为人工角膜发展的突破口。壳聚糖由于其独特的生物来源和良好的生物相容性及抑菌性,广泛的被人们运用于各种生物材料和制药方面。壳聚糖可以抑制微生物生长,也能促进上皮细胞生长、有利于新生组织的结构重塑和构建等活性,该功能正适合于人工角膜支架材料中使用。多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶有很好的柔韧性,能够减少对周围细胞和组织的机械刺激。它的三维网络结构和良好的生物相容性有利于成纤维细胞的生长和胶原沉积,更重要的是该多孔复合水凝胶具有以往水凝胶没有的抑菌性能。基于以上性质,多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶可用作人工角膜裙边支架材料。本论文的具体研究内容和结果如下:1.通过控制变量法选取不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖,用物理交联法及粒子致孔法制备不同的壳聚糖复合水凝胶材料,考察壳聚糖的类型对复合水凝胶含水率、力学性能、溶胀等性能的影响,除此之外,通过SEM、XRD对复合水凝胶材料的表面形貌、结构进行研究。结果表明,多孔n-HA/PVA/CS复合水凝胶中孔相互贯通且呈均匀分布。在控制壳聚糖脱乙酰度不变时,壳聚糖复合水凝胶的含水率随着壳聚糖分子量的增大而减小;在控制分子量不变时,壳聚糖复合水凝胶的含水率随着壳聚糖脱乙酰度增大而增大后减小。不同类型复合水凝胶的含水率普遍较高,均在0.7-0.8之间。在控制壳聚糖分子量不变时,壳聚糖聚糖复合水凝胶拉伸强度随着壳聚糖脱乙酰度增大增加;控制脱乙酰度不变时,拉伸强度是随着壳聚糖分子量的升高逐渐增大,但拉伸强度整体上在0.2~0.55mpa范围之间。脱乙酰度越高,水凝胶的溶胀比越高;壳聚糖分子量越低,其水凝胶的溶胀比越高。2.通过比浊法和平板法研究了不同分子量、不同脱乙酰度的壳聚糖原料以及相应的n-ha/pva/cs复合水凝胶材料的抗菌性能、最低抑菌浓度。同时通过抑菌性能结果推断总结壳聚糖抑菌机理。结果显示,n-ha/pva/cs复合水凝胶对革兰氏阴性菌大肠杆菌(escherichiacoli,e.coli)、革兰氏阳性菌金黄色葡萄球菌(staphylococcusaureus,s.aureus)的最小抑菌浓度均为0.5g/l;在该复合水凝胶浓度为2.0g/l时具有良好的抑菌效果,对s.aureus的抑菌率为84%,对e.coli的抑菌率达到99%。在控制分子量为20万时,壳聚糖对e.coli、s.aureus的抑制趋势虽有稍稍不同,但大体上都是随着脱乙酰度增大而增大,91.1%脱乙酰度的壳聚糖抑菌性最佳。这是由于壳聚糖的脱乙酰度越高,游离胺基团就增多,则壳聚糖与细菌壁上类脂多糖类物质、磷壁酸的结合也会增加,这样使得细菌的繁殖受阻,起到抑菌效果。在控制脱乙酰度为80.9%时,cs分子量对抑菌性能影响虽有稍稍不同,但大体上的趋势是随着分子量的增加,其抑菌性能也增大,随后到了一定分子量后,随着分子量的增大而降低,其中分子量为20万的壳聚糖抑菌性最佳。出现这种变化趋势的原因是壳聚糖可从两种方式来抑菌。当分子量很小时,壳聚糖进入细胞壁的空隙结构,吸附阴离子物质,干扰细胞代谢来达到抑菌目的。当分子量逐渐增大时,不仅可以以上述方式抑菌,而且开始可以通过另一种方式抑菌,壳聚糖分子可在细胞壁外形成致密外膜,阻止营养物质进入细菌细胞,从而到达抑菌目的。当分子量达到一定值后,第一种抑菌机理就不再适用,那么其壳聚糖的抑菌性将下降。3.研究在模拟体液中不同类型壳聚糖的n-ha/pva/cs复合水凝胶的相关性能,主要研究模拟体液ph值变化,模拟体液中壳聚糖缓释量变化,材料失重率变化、力学性能变化、形貌变化等。结果显示,ph值稳定在7.2-7.3之间,失重率在15%左右,拉伸强度降低,范围在15%-25%之间,壳聚糖的缓释量根据不同类型而不同,分子量为0.24万的壳聚糖水凝胶的壳聚糖缓释量最高,浸泡16天后可高达0.8 g/L,分子量为20万、80-100万的壳聚糖水凝胶的缓释量为0.5 g/L左右。而材料形貌没有太大改变,只是孔隙会稍微增大。总体而言,壳聚糖复合水凝胶的稳定性比较好,适合长期植入人眼使用,而壳聚糖的缓释有利于细胞和纤维细胞嵌入多孔支架材料中提供生长空间。