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水凝胶是一类可以形成亲水性三维结构的聚合物材料,已被开发用于多种应用,包括组织工程、药物传输和释放、以及医学诊断等。可注射光聚合水凝胶具有可原位光聚合的优势,并且水凝胶的可降解性在应用中也尤为重要。本课题以聚乙二醇(PEG)、癸二酸、木糖醇和丙烯酰氯为原料成功合成了一种可注射、光聚合和生物可降解的丙烯酸酯封端聚乙二醇癸二酸木糖醇酯共聚物(PEXS-A)水凝胶。主要研究工作和研究结果如下:(1)为了探索的PEXS-A合成路线,我们对合成过程中预聚物提纯方法、PEG的投量、酰化试剂选择及投量和预聚物透析时间几个方面进行了研究。结果显示单体PEG质量分数会影响聚乙二醇癸二酸木糖醇酯共聚物PEXS水溶性,PEG质量分数60%为其最低值可得到易溶于水的PEXS;用N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶解预聚物抽滤后再用冰乙醇萃取的预聚物提纯方法适用于该反应;当酰基化剂丙烯酰氯投量增加时合成的PEXS-A材料的酰基化率高光聚合时间明显缩短;PEXS-A预聚物透析时间为48 h时可以达到与阳性对照材料PDLLA相近的细胞存活率。(2)为了探索不同酰基化率PEXS-A材料形成的水凝胶的性能,我们以木糖醇:丙烯酰氯分别为1:1、1:2和1:3合成了三种不同酰基化率的PEXS-2A、PEXS-3A和PEXS-4A材料,对三种材料形成的水凝胶的光聚时间、物理性能、力学性能、降解性能和微观结构进行表征,结果表明25%wt/v PEXS-3A和PEXS-4A材料光聚合形成水凝胶的时间为1 min;三种水凝胶的平衡水含量都在90%左右且均具有相互连接的多孔结构,可为营养物质和代谢废物的交换提供条件;三种水凝胶的降解速率随酰基化率增加而降低,在含有酯酶溶液中降解速率加快;三种水凝胶的杨氏模量随着酰基化率增加而增加,范围为11-163kPa适用于多种组织再生,PEXS-3A水凝胶具有最高的最大应变和应力。(3)为了探索PEXS-A水凝胶材料在组织工程的应用,实验进行了该水凝胶材料在药物缓释和3D打印构造组织工程支架方面应用的探索,我们首先测定了三种PEXS-A材料的细胞毒性,结果显示PEXS-3A和PEXS-4A可以达到较高的细胞存活率与PEXS-4A相比PEXS-3A具有更佳的力学性能,因此我们选择PEXS-3A进行应用的探索。将其作为包埋细胞的支架,结果显示包埋于PEXS-3A水凝胶中的小鼠胚胎成纤维细胞(NIH-3T3)在2天和7天后分别具有97.91±0.13%和93.76±0.51%细胞存活率,细胞在第7天的数量为第2天的1.66±0.04倍,说明PEXS-3A水凝胶支架具有适合细胞生长和增殖的微环境;将其作为药物释放的载体,以牛血清白蛋白(BSA)为药物模型,药物释放曲线从1到21天近似直线,说明PEXS-3A水凝胶具有药物缓释功能;将其作为3D打印的生物墨水,结果显示其可以通过挤压打印方式打印出精细的立体结构。