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摘 要

智能水凝胶在组织工程、药物传递、生物医药等领域的应用成为科学研究的热点。近年来，水凝胶领域专家们把眼光放到天然高分子方面，以提高水凝胶的生物活性及相容性等特点。木聚糖硫酸酯是一种改性半纤维素，具有独特的生理特性（抑制细胞突变）和功能（抗炎、解毒和抗癌）。磺基甜菜碱（DMAPs）具有防污，吸水溶胀，抗菌，血液相容，形状记忆，自修复性，存在超亲水性的阴阳离子基团，能形成强的离子水化层。因此本文将对木聚糖进行改性，研究制备磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶，并观察它在不同条件下的行为。

关键词：木聚糖硫酸酯 磺基甜菜碱 水凝胶

Preparation and Study of Hemicellulose/Amphoteric Polymer-based Hydrogels

ABSTRACT

The application of intelligent hydrogels in tissue engineering, drug delivery, biomedicine and other fields has become the focus of scientific research. In recent years, natural polymer-based intelligent hydrogels (such as cellulose, chitosan, starch, etc.) have attracted extensive interest of researchers because of their good biocompatibility and biodegradability. Xylanosulfate, a modified hemicellulose, has unique physiological properties (inhibition of cell mutations) and functions (anti-inflammatory, detoxification and anticancer). Sulfonated betaine (DMAPs) has anti-fouling, water absorption and swelling, anti-bacterial, blood compatibility, shape memory, self-repairing, superhydrophilic anionic and cationic groups, and can form a strong ionic hydration layer. In this paper, hemicellulose was modified to prepare sulfonated betaine-xylanosulfate hydrogel, and its behavior under different conditions was observed.

Key words: Xylanosulfate; sulfonated betaine; hydrogel

目录

摘要 I

ABSTRACT II

第一章 绪论 1

前言 1

1.1 半纤维素 1

1.1.1 半纤维素概述 1

1.1.2半纤维素的改性 1

1.1.3 半纤维素及其衍生物在生物医药中的应用 2

1.2 甜菜碱 3

1.2.1甜菜碱单体的研究 3

1.3.2 甜菜碱聚合物功能 3

1.3 水凝胶 4

1.3.1水凝胶的概述 4

1.3.2水凝胶的分类 4

第二章 木聚糖硫酸酯的制备 5

2.1 实验原料与仪器 5

2.1.1 实验原料 5

2.1.2实验仪器及设备 5

2.2 实验方法 6

2.3 木聚糖硫酸酯的表征 6

2.3.1 木聚糖硫酸酯的取代度 6

2.3.2木聚糖硫酸酯的红外光谱分析 6

2.3.3 木聚糖硫酸酯的碳谱分析 7

2.4 结论 8

第三章 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的制备与表征 9

3.1 实验材料与仪器 9

3.1.1 实验材料 9

3.1.2实验仪器及设备 9

3.2 实验方法 10

3.2.1 磺基甜菜碱的制备 10

3.2.2 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的制备 10

3.2.3 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的红外光谱分析 11

3.2.4 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的氢谱分析 11

3.2.5 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的电镜分析 11

3.2.5 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的热重分析 11

3.3 结果与讨论 12

3.3.1 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的红外光谱分析 12

3.3.2 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的氢谱分析 12

3.3.3 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的电镜分析 13

3.3.4 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的热重分析 14

3.4 结论 15

第四章 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的性能研究与生物医药实验 16

4.1 实验材料与仪器 16

4.1.1 实验材料 16

4.1.2实验仪器及设备 16

4.1.3主要溶液配制 17

4.2 实验方法 17

4.2.1 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的力学性能 17

4.2.2 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的溶胀性能 18

4.2.3 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的抗蛋白吸附能力 18

4.2.4 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的药物释放行为 18

4.3 结果与讨论 19

4.3.1 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的力学性能 19

4.3.2 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的溶胀性能 19

4.3.3 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的抗蛋白吸附能力 20

4.3.4 磺基甜菜碱-木聚糖硫酸酯水凝胶的药物释放行为 22

4.4 结论 23

第五章 结论与展望 25

结论 25

展望 25

参考文献 26

致谢 30

第一章 绪论

前言

生物质是自然界唯一的可再生有机碳资源，它不仅可为人类提供所蕴含的化学能，而且其特定的分子结构可作为良好的绿色原料用来合成多种重要化学品。生物质中含量最丰富的组分是纤维素和半纤维素，约占生物质的70-80%，主要来源于不可食用的农林剩余物。目前，有关纤维素的研究无论是在理论上还是在实际应用中都已相当成熟，而半纤维素却往往作为废弃物被扔弃，不但造成了资源的浪费，还一定程度上的给环境带来污染。

近年来，人们越来越重视环境问题，资源的充分利用成为了材料领域中相关研究的热点。研究表明半纤维素具有多种生物活性，对半纤维素进行改性并产品化，用于制备水凝胶对生物医药行业具有前瞻性的影响。

1.1 半纤维素

1.1.1 半纤维素概述

半纤维素与生物质另两大组分共同构建了植物的细胞壁，本质上是一种多糖，在植物细胞的生长过程中起到重要的调节作用。该名词由Schulze提出，意思是植物中可用碱液提取出来的多糖^[1]。半纤维素在植物中的含量一般在15%~35%左右^[2]。

1.1.2半纤维素的改性

因为阔叶木和禾本科植物中的主要半纤维素是木聚糖，所以对半纤维素的改性一般是对木聚糖进行改性^[3]。

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