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γ-聚谷氨酸(γ-PGA)是一种可由微生物发酵制备得到的氨基酸多聚物,利用其制备的γ-PGA水凝胶具有高吸水性、生物可降解性、生物安全性等优异特性,在纺织环境保护、生物医药、组织工程等领域有广泛的应用。本文利用原位自由基聚合法制备一种全降解、生物相容性良好的三维网络蛋白质水凝胶(γ-聚谷氨酸/ε-聚赖氨酸(y-PGA/ε-PL)水凝胶)。研究γ-PGA/ε-PL水凝胶对三种不同金属离子(Na+、Ca2+、Cr3+)的吸附行为,从盐键和渗透作用解释其的溶胀规律,发现随着金属离子溶液浓度和价态的提高,离子对水凝胶的电荷屏蔽效应明显,水凝胶的溶胀性能下降。溶胀动力学研究表明γ-PGA/ε-PL水凝胶在金属离子溶液中溶胀行为符合伪二级动力学模型。扫描电镜观察发现,吸附Na+的水凝胶表面与截面多褶皱,推测为孔洞结构皱缩所致;吸附Ca2+的水凝胶表面有团簇分布孔洞,截面孔洞分布较规则;吸附Cr3+的水凝胶表面与截面较为平整,推测为孔洞坍塌,水凝胶结构变得紧密。解吸附行为表明γ-PGA/ε-PL水凝胶具有良好的脱附能力,达到多次利用的效果。其次,利用有机-无机杂化技术成功制备了具有规整结构的无机纳米复合水凝胶(纳米Ag/γ-PGA水凝胶)。研究了 Ag/γ-PGA抗菌水凝胶的抗菌性能。纳米Ag对革兰氏阴性菌和革兰氏阳性菌均有较强的抑菌或杀菌作用,在纳米Ag用量大于10 μg/mL时,抑菌率可达到100%。研究了在PBS缓冲溶液中纳米Ag的缓释动力学,发现其可长达24 h潜伏释放,达到长效的抑菌效果。同时加入纳米Ag对y-PGA水凝胶的溶胀度和透光性均无明显影响。与医用纱布和市售凝胶敷料作为对比,研究抗菌型纳米Ag/γ-PGA水凝胶在Balb/c小鼠动物全层皮肤去除创伤模型上的恢复效果,发现其可以明显促进伤口的愈合,在第14天可接近完全恢复。同时,Ag/y-PGA水凝胶的使用,可以明显缓解炎症反应,降低炎症因子(白介素-6:IL-6、α-肿瘤坏死因子:TNF-α)表达水平,提高身体机能,有利于组织创面的愈合。随后也研究了表皮生长因子(EGF)与抗菌水凝胶联用观察促恢复效果,发现加入表皮生长因子可更有效促进伤口愈合。最后,利用γ-PGA水凝胶的高吸水性,蒸发失热特性,成功制备一种新型降温服。测试结果显示:新型降温服在高温环境(40 ℃)下降温效果明显,可以使体表温度下降5-7 ℃,达到人体需要的舒适温度,能够有效缓解高温工作人员的热应激反应。同时,还实现了稳定的服用持久性。