摘 要

本文通过烷基化反应和水解反应合成了小分子凝胶因子十二烷基-Boc-L-酪氨酸（BDT），分别在pH=7.4和pH=8.0的磷酸盐缓冲液PBS、细胞RPMI1640培养基等溶剂体系中，利用上述合成的凝胶因子BDT与海藻酸盐水凝胶复合制备出一种新型的温敏性复合水凝胶，本文的主要研究内容如下：

（1）研究了室温下在不同种类溶剂中不同配比的复合体系的凝胶化行为，利用落球法和差示扫描量热法（DSC）分别测试了不同配比的复合凝胶的相转变温度。实验结果表明随着复合凝胶中BDT浓度的增大，自组装的驱动力也相应增强，形成的纤维数目增多，相互缠结程度越大，因此使凝胶三维网络结构崩塌所需要的温度也就越高，宏观上表现为复合凝胶发生相转变所需的温度升高；由于Ca² 的限制，随着复合凝胶中海藻酸钠（SA）浓度的增大，相转变温度先是迅速增大而后上升趋势平缓。

（2）用光学显微镜观察复合凝胶的微观结构，发现复合体系相比于相同浓度的单一组分更易形成良好的三维网络结构，并且复合凝胶的三维网络结构随着BDT浓度的增大更加致密，发现复合凝胶的粘弹性能优于单一组分的凝胶。通过测试复合凝胶的流变性能，并与单一组分的凝胶进行对比分析其粘弹性能，进一步确定复合凝胶的性能，评估其在研究应用中的潜能。

关键词：凝胶因子；温敏性复合水凝胶；凝胶化行为

Abstract

In this paper, a small molecule gelator dodecyl-Boc-L-tyrosine（BDT）was synthesized, and a new type of thermosensitive composite hydrogel was prepared by using it with alginate hydrogel in different solvent system respectively. The main contents of this paper are as follows:

1. The gelation behavior of the composite system with different ratio and solvents was studied at room temperature. We tested the T_gel of the thermosensitive composite hydrogel by falling ball method and DSC, indicating that the T_gel is higher with the increasing of the BDT concentration. Due to the limitation of Ca² , the T_gel increases rapidly first and then rises slowly with the increasing of the SA concentration in the composite gel.
2. The gel microstructure was observed by optical microscope. It is found that the composite system is more likely to form a good three-dimensional network structure than the single component of the same concentration, and the three-dimensional network structure of the composite gel is more compact with the increasing of the BDT concentration. Through the rheological properties of the composite gel, it is found that the viscoelastic properties of the composite gel are better than that of the single component gel, and the characteristics of the composite gel are further determined to evaluate its potential in practical application.

Key Words: gelator；thermosensitive composite hydrogel；gelation behavior

目 录

摘 要 I

Abstract II

第1章 绪论 1

1.1 前言 1

1.2 水凝胶 1

1.3 超分子凝胶及其应用 2

1.4 温敏性水凝胶 4

1.5 温敏性水凝胶的应用 4

1.5.1 药物控释材料 4

1.5.2 组织培养领域 5

1.5.3 生物医疗传感器 5

1.6 海藻酸盐水凝胶 5

1.7 本文研究目的及内容 6

第2章 实验部分 8

2.1 引言 8

2.2 主要仪器及试剂说明 8

2.2.1 主要仪器 8

2.2.2 试剂说明 9

2.3 实验试剂的配制 9

2.3.1 磷酸盐缓冲液PBS的配制 9

2.3.2 不同浓度海藻酸钠溶液的配制 10

2.3.3 CaCl₂水溶液的配制 10

2.4 小分子水性凝胶因子BDT的合成 10

2.5 温敏性复合水凝胶的制备 10

2.6凝胶化能力 11

2.7 热学性能 11

2.7.1落球法 11

2.7.2 差式扫描量热法（DSC） 11

2.8 凝胶微观形貌 11

2.9 流变性能 12

第3章 结果与分析 13

3.1复合体系的凝胶化行为分析 13

3.1.1复合凝胶的形成过程 13

3.1.2复合体系的凝胶化行为 13

3.2凝胶相转变温度 18

3.2.1 落球法 18

3.2.2 差式扫描量热法（DSC） 20

3.3凝胶的微观形貌分析 21

3.4凝胶的流变行为研究 22

第4章 全文总结 26

参考文献 28

致 谢 30

第1章 绪论

1.1 前言

自20世纪50年代以来，具有良好的生物相容性、可注射性、透过性的水凝胶一直受到人们的极大关注，这种特殊的软材料在生物医药、组织工程、环境工程等领域应用广泛。Stupp等人^[1]发现两亲性多肽分子可以通过自组装形成长的纤维结构，凝胶的最终形成则是由这些长链状纤维的相互缠结造成的。这种通过自组装形成的水凝胶结合了超分子化学的多样性和水凝胶的优良性能，这一特殊的交联形式也使得此类物理水凝胶具有在特定的环境刺激下自修复的能力。在众多种智能水凝胶中，温敏性水凝胶因其对温度敏感这一独特的智能响应性能，越来越广泛地应用在药物释放、组织修复、细胞封装等生物医用领域。以温敏性水凝胶作为药物释放的载体，既能避免药物受到外界环境的影响，又能控制药物靶向释放和释放速率，因此提高了药物的利用率并减少了毒副作用。

通常认为，物理交联型水凝胶产生凝胶化的驱动力主要为静电作用、π-π堆积作用、亲疏水作用以及氢键等非共价键的相互作用，而这些物理相互作用较弱，很容易被外力所破坏。相比于通过共价键作用形成的高分子水凝胶，由小分子凝胶因子自组装形成的超分子水凝胶内部的交联作用不够强，导致超分子凝胶体系的机械强度较弱，稳定性差。而许多生物学研究应用都需要具备一定力学强度的凝胶，这就限制了超分子水凝胶的应用范围。因此在保留了超分子水凝胶原有优势的基础上进行复合水凝胶的研究，进一步提升了凝胶的性能，拓展了其应用研究领域。

1.2 水凝胶

作为一种具有较大发展前景的材料，凝胶在许多研究领域引起了科研学者们的极大关注。1975年Flory^[2]提出了一个相对较为准确和全面的凝胶定义：凝胶体系有一定的宏观尺寸，结构连续且相对稳定，与固体物质的流变性能相似。由此可见，凝胶同时具有固体和液体双重性质，在此基础上，又具有不同于两者的性质。例如随着所用溶剂或温度、电场、磁场、光、pH、离子强度和压力等外界条件的改变，凝胶内部交联三维网络中的分子链段发生构象变化，进而引起宏观结构和性质上的变化。