共轭反应硫酸软骨素-壳聚糖复合水凝胶材料的合成(3)

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羧甲基壳聚糖(CMCS)是壳聚糖经羧甲基化而得的壳聚糖衍生物。与壳聚糖相比, 羧甲基壳聚糖具有良好的保湿性能和生物相容性，且无毒、无抗原性、可降解。Liu 等[22]以羧甲基壳聚糖为原料合成了水溶性羧甲基-己酰基壳聚糖，得到了一种两性水凝胶材料。此外还具有吸水和保水性能良好的性能，低湿度和完全在

溶胀状态，羧甲基化程度越高，吸水性较差；己酰基化越高，吸水性越好。结果表明，羧甲基和甲酰基取代的高度的水凝胶材料的承载能力是好的，是一个可能的两性药物载体。

图 3：壳聚糖改性为羧甲基壳聚糖反应方程式

1.2.2 硫酸软骨素

硫酸软骨素，简称 CS，如图 4 所示，是一种多糖广泛存在于人和动物的软骨组织，是一种高分子多糖。根据硫酸基团在其内不同位置可分为 CS-A、CS-C 等。是一种常见的人体结缔组织多糖，从动物软骨中提取制备，如牛，羊，猪，抗氧化，抗动脉粥样硬化和抗软骨保护，免疫系统的活性。随着研究的深入，发现硫酸软骨素可以稳定关节间隙宽度和骨代谢的调节，可以使软骨细胞增加，还具有抗炎，抗癌，抗 HIV 活性。

图 4：硫酸软骨素的分子结构式

1.3 硫酸软骨素与壳聚糖交联原理

图 5：基于西弗碱反应交联水凝胶材料的原理图如图，羧甲基壳聚糖里面的氨基和氧化硫酸软骨素里面的醛基结合成双键，

另外，氧化硫酸软骨素自身所带的负电荷和羧甲基壳聚糖自身所带的正电荷，也会通过静电结合作用而进一步发生交联。

1.4 硫酸软骨素与壳聚糖的应用

1.4.1 共混膜

两种原料混合制成不同混合比例的壳聚糖-硫酸软骨素共混膜，通过观察其表面形态结构、红外吸收及透光率，发现这两种分子具有良好的互溶性，较强的分子间的相互作用，共混膜表面形成的结构，甚至一个单一的。进一步发现，可以提高硫酸软骨素共混膜的力学性能，增加透明度和细胞膜的通透性，减少水的吸收和吸附的蛋白质。另外将共混膜运用到动物细胞中，发现硫酸软骨素的引入可

明显提高膜和细胞的相容性，该细胞可在膜上长期生长，结果表明该共混膜可作为细胞培养的良好载体，器官损伤修复及细胞移植。

壳聚糖具有氨基，拥有不少不同的物化和生物学特性，在治理水污染，食品卫生，医药等领域中得到广泛应用。当壳聚糖材料修复人体损伤时，氨基的存在使壳聚糖材料具备吸附作用，尽管能使细胞较好的贴附其上，但长期来看，会影响细胞的生长。

1.4.2 智能水凝胶[29]

智能水凝胶作为一种智能材料，环境感应特性和响应特性是其最主要的发展方向，在组织工程方面常被用作细胞释放的载体和组织工程支架材料。其中，温度敏感型水凝胶，人体温度是典型的，常温下为液态，进入人体注射，凝胶化作用下温度和固定在指定的组织。生物相容性和生物降解性较好，不仅是理想的细胞外基质材料，还能促进细胞的黏附和生长的组织，还作为 BSA 等药物释放载体和生物支架材料已被广泛用于皮肤、神经、骨和软骨工程中。但由于机械强度不够且生物降解速率不好，因而在软骨组织工程中的应用受到了一定的限制，但在脂肪再生等领域中还是可以使用的。