论文总字数：19450字

摘 要

海藻酸钠(Alginate)是一种天然多糖，其溶于水会电离出羧酸根离子，用一定浓度的Ca² 溶液与其交联形成Ca² 交联的海藻酸钠水凝胶(ALG/Ca² )；在1-( 3-二甲氨基丙基) -3-乙基碳二亚胺(EDC)和N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的催化作用下，通过酰胺反应可以将多巴胺(DOPA)连接到海藻酸钠上，制得含有邻苯二酚结构的海藻酸钠水凝胶(ALG-DA)；此外，邻苯二酚结构中的羟基可以与Ca² 交联，进一步可以制得Ca² 交联的多巴胺修饰的海藻酸钠水凝胶(ALG-DA/Ca² )。通过核磁共振波谱(¹H-NMR)和紫外-可见吸收光谱(UV-Vis)方法表征了海藻酸钠的结构并分析核算多巴胺的接枝率，结果表明多巴胺已连接到海藻酸钠上，接枝率分别为：26%、27%和30%。用扫描电子显微镜(SEM)表征了水凝胶的形貌结构，SEM结果显示水凝胶的内部形成了多孔网状结构。

关键词：水凝胶 海藻酸钠 多巴胺 非共价物理作用

Preparation and properties of multi-crosslinked hydrogels based on non-covalent physical interaction

Abstract

Sodium alginate is a natural polysaccharide that will ionize the carboxylate when dissolved in water. The Ca² -crosslinked alginate hydrogel (Alg/Ca² ) was prepared by crosslinking sodium alginate with Ca² solution of certain concentration. In the presence of 1-(3-dimethylaminopropyl)-3-ethyl carbodiimide (EDC) and N-hydroxysuccinimide (NHS) as catalysts, sodium alginate hydrogel (ALG-DA) with 1,2-dihydroxybenzene structure was prepared by linking dopamine (DOPA) to sodium alginate via amide reaction. In addition, the Ca² -crosslinked sodium alginate hydrogel (Alg-DA/Ca² ) can be prepared from the hydroxyl groups in the 1,2-dihydroxybenzene structure. The structure of sodium alginate was confirmed by 1H-NMR and UV-Vis spectra, and the graft ratio of dopamine was calculated. The results showed that dopamine was attached to sodium alginate, and the graft rates were 26% , 27% and 30% , respectively. The morphology and structure of the hydrogels were characterized by Scanning Electron Microscope (SEM). The physical cross-linking of the porous network structure is formed in the Hydrogel.

Key words: hydrogel; sodium alginate; dopamine; non-covalent physical interaction

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

第一章 引言 1

1.1 水凝胶的成胶机理 1

1.1.1 非共价物理作用的交联 1

1.1.2 共价化学交联 3

1.2 水凝胶的应用 3

1.2.1 用于医药的水凝胶 3

1.2.2 用于组织工程的水凝胶 4

1.2.3 其他方面的应用 4

1.3 水凝胶的研究意义 4

1.4 本研究课题的提出 4

第二章 实验部分 5

2.1 引言 5

2.2 实验准备 5

2.2.1 实验试剂 5

2.2.2 实验仪器 5

2.3 实验过程 6

2.3.1多巴胺修饰的海藻酸钠（ALG-DA）水凝胶成胶前体的合成 6

2.3.2 钙离子交联的海藻酸钠水凝胶（ALG/Ca² ）的成胶实验 7

2.3.3多巴胺修饰的海藻酸钠水凝胶（ALG-DA）的成胶实验 8

2.3.4 钙离子交联的多巴胺修饰的海藻酸钠水凝胶（ALG-DA/Ca² ）的成胶实验 9

第三章 结果与讨论 13

3.1 海藻酸钠的核磁氢谱分析 13

3.2 不同配比的多巴胺的接枝率分析 13

3.3 紫外分光光度（UV-vis）表征 15

3.3.1 紫外表征实验步骤 16

3.3.2 紫外吸收光谱的分析 16

3.4 水凝胶成胶的膨胀率 16

3.5 水凝胶成胶的降解率 17

3.7 扫描电镜结果分析 18

3.8 结果与讨论 20

第四章 总结 22

4.1 结论 22

4.2 实验展望 22

参考文献 23

致 谢 25

第一章 引言

1.1 水凝胶的成胶机理

最近几十年间，水凝胶的制备及应用在各个领域都有重大进展。由于其独特的三维网状结构，并含有大量亲水基团，具有溶胀不溶解的特性，因此赋予了水凝胶优异的吸水性和保水性^[1]。现阶段水凝胶被广泛应用于生物医学领域，如载药、生物传感器、人造皮肤等。

水凝胶的主要制备原理是通过物理或化学作用，使聚合物分子链交联形成三维网状结构。其中非共价的物理交联，包括范德华力、氢键或静电作用等制备的水凝胶，由于交联作用比较弱，因此具有一定的可逆性。而共价化学交联是指在特定的条件（光、热、辐射等）下，通过化学反应永久交联形成三维网状结构，交联作用比较强，因此形成的水凝胶具有较好的力学性能和不可逆性等特点^[2-4]。

1.1.1 非共价物理作用的交联

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