论文总字数：16606字

摘 要

皮肤是一个具有多重功能的生理器官，对人体有着重要作用，所以保持皮肤的健康至关重要。近年来，γ-PGA作为一种新型的生物高分子材料，具有良好的生物相容性、可降解性和保湿性能，可以应用于皮肤的保湿及抗皱，维持皮肤的健康。

本实验以300k分子量的γ-PGA为原材料，乙二醇二缩水甘油醚(EGDGE)为交联剂，制备γ-PGA水凝胶。本实验对γ-PGA水凝胶的各项性能进行表征，发现水凝胶的吸水倍数为180左右；水凝胶的接触角小于90度，呈亲水性。接着，通过流变仪测定水凝胶的流变性，发现其机械性能和粘附力良好。随后，通过扫描电镜观察水凝胶的内部微观结构，发现其拥有致密的网状结构。然后，对水凝胶进行细胞实验，发现其细胞存活性达90%以上，生物相容性好。最后，通过Photoshop软件对使用γ-PGA水凝胶后的面部图像进行分析，以评估水凝胶应用于人体的抗皱效果。

关键词：γ-聚谷氨酸；水凝胶；膜材料；抗皱；可穿戴

The preparation and application of a wearable anti-wrinkle γ-PGA hydrogel membrane material

Abstract

Skin is a physiological organ with multiple functions and plays an important role in human body，so it's important for people to keep skin healthy. In recent years, as a new kind of biological polymer material, γ-PGA have good biocompatibility, degradability and moisture performance, which can be applied to moisturizing and anti-wrinkle, and maintain skin health.

In this experiment, γ-PGA hydrogel was prepared withγ-PGA which molecular weight is 300k as raw material and EGDGE as crosslinking agent. In this experiment, the properties of γ-PGA hydrogel were characterized. It was found that the water absorption multiple of the hydrogel was about 180.The contact Angle of hydrogel is less than 90 degrees, so it is hydrophilic. Then, the rheological property of hydrogel was determined by rheometer, and it was found that its mechanical properties and adhesion were good. After that, the internal microstructure of hydrogel was observed by scanning electron microscope, and it was found that hydrogel has a dense network structure. Then, the Cell experiment of hydrogel were tested and found to be more than 90%. It is biocompatible. Finally, the facial images after using γ-PGA hydrogel were analyzed by Photoshop to evaluate the anti-wrinkle effect of hydrogel on human body.

Keyword：γ-Polyglutamic acid; hydrogel; membrane materials; anti-wrinkle; wearable

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 前言 1

1.1选题背景 1

1.2 水凝胶 1

1.2.1概述 1

1.2.2水凝胶的分类 1

1.2.3水凝胶的应用 2

1.3 γ-聚谷氨酸 2

1.3.1 简述 2

1.3.2 应用 3

1.4 γ-聚谷氨酸水凝胶的制备 4

1.4.1 辐射交联 4

1.4.2 化学交联 4

1.5 γ-聚谷氨酸水凝胶的性能 4

1.5.1 生物可降解性 4

1.5.2 高吸水性和保湿性 4

1.5.3 生物相容性良好 5

1.5.4可修饰性 5

1.6 γ-聚谷氨酸水凝胶的应用 5

1.7 抗皱 5

1.7.1 皱纹产生的原因 6

1.7.2 皱纹预防 6

1.7.3 抗皱效果的评价 6

第二章 实验部分 8

2.1 药品和仪器 8

2.2 实验方法 9

2.2.1 γ-PGAS的制备 9

2.2.2 γ-PGAS的溶胀率的测定 9

2.2.3 γ-PGAS的接触角测试 9

2.2.4 γ-PGAS的流变性质检测 9

2.2.5 γ-PGAS的微观结构表征 10

2.2.6 γ-PGAS的细胞相容性 10

2.2.7 γ-PGAS的抗皱效果评价 10

第三章 结果与讨论 11

3.1 γ-PGAS水凝胶的制备 11

3.2 γ-PGAS的溶胀率 12

3.3 γ-PGAS的接触角 12

3.4 γ-PGAS的流变性能 13

3.5 γ-PGAS的微观结构 15

3.6 γ-PGAS的细胞相容性 16

3.7 γ-PGAS的抗皱效果 16

第四章 结论与展望 18

4.1 结论 18

4.2 展望 18

参考文献 19

致谢 22

第一章 前言

1.1选题背景

皮肤是一个具有多重生理功能的万能型器官。同时，皮肤还是人体最大的器官，覆盖于人体表面易被观察。因此，人们可以通过皮肤对个人的生理健康做出一定的评估。皮肤对人体有着重要作用，可以作为一个保护层，使人体能够在极端温度，毒素，微生物，辐射和物理损害等外部环境下缓解压力，维持内部环境^[1]。

但是，无法避免的是，皮肤的作用会受到皮肤老化，环境损害和某些疾病的影响。如今，人们普遍存在皮肤屏障功能失调的状况，会面临各类皮肤问题^[2]。皮肤水分流失会造成慢性皮肤炎症和瘙痒症，这会导致人们的生活水平下降，影响睡眠状况。长久以后，这些问题还会引起忧虑和抑郁等负面情绪，进而影响人的心理健康。不管是由于时间原因还是受到阳光照射而加速，皮肤老化都会产生人们将不得不面对的永久性问题。随着皮肤老化，皮肤将会失去它的生物力学完整性，同时也会更易受到外部环境的侵害，并且影响受损伤口的愈合，使皮肤修复缓慢^[3,4]。

随着社会的发展，越来越多的人关注自身的皮肤健康状况，期望自己的皮肤能保持年轻而且富有弹性。因此，可穿戴抗皱护肤材料的研究具有广阔的前景。

1.2 水凝胶

1.2.1概述

水凝胶是一种高分子聚合物，拥有交联网状结构。它的内部含有强烈的亲水性基团，极易吸收水分，并通过分子间各类相互作用交联起来。所以在水中它能够不被溶解并且吸收大量的水分，进行溶胀，然后还能继续保持原来的分子结构^[5]。

1.2.2水凝胶的分类

1.天然水凝胶

该类水凝胶以天然高分子为原材料制备而成，具有良好的生物相容性，应用于人体基本不会产生毒害作用。但同样也存在一些缺点，它的机械强度一般不是很好，材料的性能在实验过程中不能保持稳定，结构和性能的调节范围小，所以不能满足各类研究应用的实际要求。

2.合成水凝胶

该类水凝胶以合成高分子为原材料制备而成，它往往因其特有的优势而受到青睐。它的力学性能良好；在生产过程中重复性好，可以通过改变一些条件，进行大批量的生产；容易进行物理和化学改性，改变性能，满足自己的需要。

1.2.3水凝胶的应用

现阶段，由于人们对生物基材料越来越重视，而水凝胶也因其高吸水、高力学强度以及智能敏感性，受到人们越来越多的关注^[5]。水凝胶因其独特的性能和广阔的前景，在生物医学、工程材料、化妆品行业、农业等许多行业有着极大的应用。同时，它的制备方法多样，可以根据自己的需求设计和合成出更多的新型水凝胶材料，在未来有着无限的可能。

1.3 γ-聚谷氨酸

1.3.1 简述

γ-聚谷氨酸（Poly-γ-glutamic acid，γ-PGA）是一种由D-谷氨酸和L-谷氨酸通过γ-酰胺键聚合而成的水溶性聚酰胺^[6]，它的结构单元是谷氨酸，分子量一般为10-2000 kDa。其结构如图1-1所示。

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