酶催化交联的透明质酸水凝胶的合成及其药物控释应用

摘要

近年来，酶催化交联制备水凝胶受到人们广泛关注。酶作为生物催化剂催化交联制备水凝胶具有以下优势：反应条件温和、酶具有独特的化学选择性、可避免有毒交联剂的使用。辣根过氧化酶（HRP）经双氧水（H2O2）活化后能够高效催化苯酚和苯胺类衍生物自由基耦合，以HRP为酶介导的催化体系已成功应用于高效制备水凝胶，然而直接添加H2O2可能会导致HRP催化活性降低或影响封装药物的生理活性。本论文以巯基接枝改性的透明质酸（HA-SH）为原料，利用HRP为酶介导的催化体系，以酪胺作为酶催化底物，在无需添加H2O2的条件下，酶催化交联巯基，分别制备了具有还原响应性的二硫键交联的HA水凝胶和微凝胶，并将微凝胶包埋在HA水凝胶内部制备了复合凝胶，并系统研究了HA水凝胶、微凝胶和复合凝胶的药物控释性能。
　　本论文第一部分分别用 HRP/酪胺酶催化体系和 HRP/H2O2酶催化体系制备了HA-SH和HA-Tyr水凝胶，并研究了这两种催化体系的酶催化效率。实验结果表明可以通过单独改变HRP和酪胺的浓度来调控凝胶化速率，并且在20 min左右能够快速凝胶化，体系在不外加H2O2的条件下，几乎和HRP/H2O2催化体系的催化效率相当。水凝胶降解实验结果表明，这种二硫键交联的水凝胶在还原性介质下能够快速降解，并能通过改变还原性介质浓度（L-半胱氨酸）来控制降解速率。水凝胶溶胀实验结果表明，随着HA-SH浓度的增大，水凝胶的平衡溶胀率越小，并且溶胀性能不随HRP和酪胺浓度的改变而发生变化。流变学分析表明，HA-SH水凝胶具有很好的稳定性以及具有完善的弹性网络结构，随着HA-SH浓度从1％增加至3%，水凝胶的储能模量（G′）从64 Pa增大至220 Pa。以荧光标记的葡聚糖（FITC-Dextran）为模型药物进行药物释放实验，结果表明：HA-SH浓度和药物分子量的增大都能够有效减弱药物释放的突释效应，并延长药物释放时间。综上所述，这种凝胶化可控以及降解可控的水凝胶是一种很有应用前景的药物缓释材料。
　　本论文第二部分通过反相乳液法以 HRP/酪胺催化体系催化 HA-SH交联制备了HA-SH微凝胶，并将HA-SH微凝胶分别包埋在HA-SH、HA-Tyr宏观水凝胶网络结构中，制备了双重载药复合凝胶。并通过粒度分析（LSPSA）以及扫描电镜（SEM）可以看出此反相乳液酶催化法制备的微凝胶大小分布均匀，尺寸约为10μm，并均匀分散在宏观水凝胶的网络结构中。流变学分析表明，复合凝胶具有更高的储能模量，当HA-SH和HA-Tyr水凝胶内部填充0.2%（g/mL）的微凝胶后，储能模量分别从63 Pa、38 Pa增加到93 Pa、48 Pa。激光共聚焦扫描显微镜（CLSM）分析表明，原位装载有利于药物在微凝胶内部均匀分布。体外药物释放实验结果表明，此复合水凝胶可以作为一种双载药体系，与单纯的微凝胶相比，复合凝胶具有更好的药物缓释效果。

目录

声明

中文摘要

英文摘要

目录

第1章 绪论

1.1 水凝胶概述

1.2 透明质酸（HA）水凝胶的研究现状

1.3 复合水凝胶的研究现状

1.4 酶催化交联制备水凝胶

1.5 本课题的研究意义及主要内容

第2章 酶催化二硫键交联的透明质酸水凝胶的合成及其释药特性研究

2.1 引言

2.2 实验部分

2.3 结果与讨论

2.4 本章小结

第3章 酶催化交联的透明质酸微凝胶和复合凝胶的合成及其双重药物控释应用

3.1 引言

3.2 实验部分

3.3 结果与讨论

3.4 本章小结

第4章 结论与展望

4.1 结论

4.2 展望

致谢

参考文献

攻读学位期间的研究成果