论文总字数：18762字

摘 要

普通胶黏剂大多耐水性差，必须在干组织环境中使用，对湿组织的粘附效果较差，严重限制了此类产品的使用。因此需要开发新的产品对湿组织进行粘附。可注射水凝胶是一种很有前途的粘合剂，因为它很容易使用，且有良好的生物相容性。而开发机械性能可控、生物相容性好、可降解和强的湿组织粘附性等优点的胶粘剂仍是一个重大挑战。

本课题将γ-聚谷氨酸（γ-PGA）作为原料，在活化侧基后加入盐酸多巴胺对其进行修饰，生成多巴改性聚谷氨酸，它可以通过一种辣根过氧化物促进反应，提高组织黏附性，从而在潮湿的环境中可以很好地粘合组织并阻止出血。同时体系中含有多巴甲基丙烯酰胺（DMA）可以增强水凝胶的力学性能和改善水凝胶的回复性。此外，水凝胶表现出可控的凝胶时间、较高的粘附力和良好的生物学性能，所以制备的水凝胶具有良好的应用前景，可作为一种有前途的湿组织胶黏剂和止血材料。

关键词：多巴胺；γ-聚谷氨酸；水凝胶；高粘性；

Preparation and application of hydrogel with high viscosity hydrophobic association

Abstract

Most of the common adhesives have poor water resistance and must be used in dry tissue environment. The adhesion effect to wet tissue is poor, which severely limits the use of such products. Therefore, to develop new products to adhere to wet tissue is necessary. Injectable hydrogels are promising adhesives because they are easy to use and have good biocompatibility. However, it is still a great challenge to develop adhesives with the advantages of strong wet tissue adhesion, degradability, controllable mechanical properties and good biocompatibility.

In this project, γ-PGA was used as a raw material and modified by adding dopamine hydrochloride after activating the side group to generate dopa-modified polyglutamate, which can promote the reaction through a horseradish peroxide and improve the adhesion of tissues, so as to effectively bind tissues in wet environment and prevent bleeding. At the same time, dopamylacrylamide (DMA) in the system can enhance the mechanical properties and improve the recovery of hydrogels. In addition, hydrogels show controllable gel time, high adhesion and good biological properties, so the prepared hydrogels have a good application prospect and can be used as a promising wet tissue adhesive and hemostatic material.

Key words：Dopamine; γ- Polyglutamic acid; Hydrogel; High viscosity;

目录

摘 要 I

Abstract II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1选题背景 1

1.2水凝胶概述 1

1.2.1水凝胶的分类 2

1.2.2水凝胶的应用 3

1.3酶催化交联水凝胶 3

1.3.1辣根过氧化物酶 3

1.3.2转谷氨酰胺酶 4

1.3.3甲酸脱氢酶 4

1.4 γ-聚谷氨酸及γ-聚谷氨酸水凝胶 5

1.4.1 γ-聚谷氨酸 5

1.4.2 γ-聚谷氨酸水凝胶 5

1.5本论文的设计思路及意义 5

第二章 实验部分 7

2.1实验仪器 7

2.2实验试剂 7

2.3实验步骤 8

2.3.1 多巴胺甲基丙烯酰胺（DMA）单体的合成 8

2.3.2 改性γ-聚谷氨酸的制备 9

2.2.3 水凝胶的合成 10

2.3测试与表征方法 10

2.3.1多巴胺甲基丙烯酰胺（DMA）的结构表征 10

2.3.2 γ-PGA和γ-PGA-DA的结构表征 10

2.3.3水凝胶的压缩性能测试 10

2.3.4水凝胶的溶胀性能测试 11

2.3.5水凝胶的流变性能测试 11

2.3.6水凝胶对猪皮的粘附力测试 11

2.3.7水凝胶的细胞相容性测试 11

第三章 实验结果与讨论 13

3.1水凝胶成胶浓度分析 13

3.2多巴胺甲基丙烯酰胺（DMA）的¹H NMR谱图分析 13

3.3 γ-PGA和γ-PGA-DA的¹H NMR谱图分析 14

3.4水凝胶的压缩性能 15

3.5水凝胶的流变性能 16

3.6水凝胶对猪皮的粘附强度 17

3.7水凝胶的细胞相容性分析 17

第四章 实验结论 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 绪论

1.1选题背景

目前普通的商业胶水必须得在干燥的环境中使用，在潮湿的环境下或水下就很快失去粘附功能，主要是因为界面水合层极大地阻碍了胶黏剂与固体的分子间紧密接触从而大大降低了胶黏剂在运用中的粘附性。而贻贝黏附蛋白具有较大的分子质量、非凡的黏附性和内聚性，所以贻贝可以利用它牢牢地附着在礁石、船体等潮湿的介质表面上。而贻贝蛋白的粘附性和内聚性主要归因于其高含量的二羟基苯丙氨酸(DOPA)^[1]。所以，近年来有很多人在研究仿贻贝水凝胶。

仿贻贝水凝胶可以使细胞和组织附着而促使细胞再生，具备良好的细胞亲和力和组织粘附性，主要可用于创面愈合医治、组织粘合剂和组织工程等生物医学领域^[2]。受贻贝启发，Chen等人^[4]通过自由基聚合合成了两种三元共聚物，包括多巴胺甲基丙烯酰胺、2-(二甲基氨基)-甲基丙烯酸乙酯和2-甲基丙烯酰氧乙基磷胆碱。用1-溴庚烷对这两种三元共聚物进行了季铵盐化处理，以获得良好的耐细菌粘附性和耐生物膜形成性。Yamada等人^[5]通过对壳聚糖进行多巴胺修饰，并采用酪氨酸酶对其交联，制备了一种水性胶粘剂，且在水中的粘附能力较强。

聚氨基酸水凝胶是一种新型超分子水凝胶，具备良好的性能，如生物可降解性、生物相容性和环境响应性等等，主要运用在农业、食品工业、生物医药、组织工程等方面 ^[6]。目前以聚谷氨酸水凝胶、聚赖氨酸水凝胶和聚天冬氨酸水凝胶等水凝胶为主^[7]。常用的制备方法主要包括物理交联法，化学交联法，光聚合交联法和酶促交联法。其中，酶促交联由于其高效、专一、反应条件温和等特点受到普遍关注。

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