生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠的研究進展

朱韻

摘 要：隨著我國科學技術的不斷發展，原位形式的水凝膠相關研越來越成熟，利用PH值、溫度、離子濃度等刺激，使原位誘導凝膠化轉變，一般情況下，溫敏性凝膠體系具有疏水-親水兩親性平衡的特點，只通過轉變環境溫度就能夠誘導凝膠化轉變，不需要利用有機溶劑、偶聯劑等外界刺激。

關鍵詞：生物可降解;溫敏性;水凝膠;研究

引言：

敏性物理交聯水凝膠是一種具有水溶性特點的聚合物，在環境溫度發生變化時，能夠改變其體積、尺寸以及親水-疏水性。從而誘導其產生凝膠化轉變，經過研究發現，由于使其發生凝膠化轉變的溫度，與人體生理溫度尤為接近，因此，引發了世界范圍內大量學者和專家的研究，本文在相關學者研究的基礎上，進一步對生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠的研究進展進行分析，希望能夠為后續相關人員提供參考和借鑒。

一、生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠的概念

溫敏性物理交聯水凝膠能夠隨著溫度變化產生提及、尺寸以及親水性變化，從而發生凝膠化轉變，近年來，隨著科學技術的不斷發展，相關學者和專家對其進行了深入的研究和探討。結合相關研究表明，溫敏性物理交聯水凝膠在發生凝膠變化這一過程中，并未產生任何化學反應，其凝膠化過程中分子鏈間的鉸鏈是一種物理變化。與原位形式的水凝膠產生化學反映相比，溫敏性物理交聯水凝膠不需要通過有機溶劑、偶聯劑等外界刺激[1]，只通過環境溫度改變就能夠發生變相，因此，結合其未來發展可以看出，溫敏性物理交聯水凝膠在活性細胞封裝、組織修復工程等相關領域，具有廣泛的應用前景。

一般情況下，生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠是一種兩親性共聚物，主要包括生無可降解的疏水性鏈段和親水性鏈段組成，其中疏水在變化過程中相互作用，能夠使BTPCH疏親水處于平衡狀態，如果可降解的疏水性鏈段較長，此時BTPCH不能溶于水。而如果可降解的親水性鏈段較長，BTPCH升溫過程中不會發生凝膠化現象，可降解的疏水性鏈段包括多肽、殼聚糖等聚合物。可降解的親水性鏈段擺闊聚乙二醇、聚氧化乙烯等聚合物，并且可降解的親水性鏈段末端的OH能夠被其他的官能團代替。其中聚乙二醇又分為線型結構和支化結構，通過嵌段共聚方式或者利用接枝共聚方式，能夠制備出多枝化、多嵌段等多樣性的拓撲結構共聚物體系。

二、BPCTH二嵌段體系

自20世紀90年代，發達國家相關研究人員就針對聚乙二醇嵌段共聚以及接枝共聚方式制備出的二嵌段體系展開了深入研究，并進行了相關實驗，利用單端羥基的聚乙二醇引發L-丙交脂的開環聚合，從而形成PEG-B-PLLA二嵌段BPCTH。實驗表明，當溫度產生升高變化時，PEG-B-PLLA逐漸向凝膠化趨勢發生變化，此時，利用調控嵌段共聚物的工具組成，能夠使PEG-B-PLLA的Ygel發生變化，而針對同樣聚乙二醇嵌段長度的PEG-B-PLLA共聚物，會隨著PLLA鏈段長度的演唱逐漸增大，此時，臨界凝膠的濃度會相應降低，并且凝膠化窗口會隨之增寬。如果PLLA嵌段長度相同[2]，PEG-B-PLLA共聚物會隨著聚乙二醇的長度發生變化，同時CGC會逐漸升高，并且凝膠化窗口會越來越窄，另外，二嵌段BPCTH體系還有PEG-B-PCl以及

PEG-B-PLGA兩種，通過實驗表明，這兩種BPCTH二嵌段體系會隨著溫度的升高產生凝膠化變化，其自身存在一定的限制因素，不能廣泛應用到生物、醫學等領域。

三、BPCTH三嵌段體系

BPCTH三嵌段體系有分為B-A-B體系和A-B-A體系，具體可以從以下兩個方面分析：

第一，B-A-B體系。國外相關研究人員利用利用兩步開環聚合法制備了PEG-PLLA-PEG嵌段共聚物BPCTH，并進行了相關研究，首先，將單端羥基的聚乙二醇作為引發劑。形成了PEG-B-PLLA二嵌段共聚物。另外，又利用二異氰酸酯作為偶聯劑，形成了PEG-PLLA-PEG三嵌段共聚物。實驗表明，將聚合物放置在50℃的水中會形成溶膠狀，隨時間推移，水溫逐漸下降，越35℃左右時，聚合物開始產生凝膠變化。另外，Ygel和共聚物的組成息息相關，PLLA增長時也會隨之升高。隨著科學技術的不斷發展，后續相關人員又在原油研究基礎上進行了全新實驗，并利用鋅粉替代了含有量毒性細胞的辛酸亞西作為催化劑，同時將乙二烯氯替代了水解難度較大的HMDI偶聯氨酯鍵最為偶聯劑，實驗表明，當水溫升至35℃時，PEG-PLLA-PEG發生凝膠-溶膠變化。由此可見，PEG-PLLA-PEG三嵌段BPCTH會隨著溫度升高發生凝膠化準變，在一定程度上限制了其應用范圍。相關研究人員后通過改變疏水嵌段的種類合成了PEG-PLGA-PEG三嵌段BPCTH，并在研究中表明，隨著溫度的不斷升高，共聚物會產生溶膠-凝膠的轉變，其主要原理是[3]，溫度在升高過程中，膠束核減的疏水能夠產生相互作用，并且隨溫度升高不斷增強，促進宏觀的液與液之間相分離。此時，聚乙二醇、PL-CA嵌段的共聚組成，能夠直接影響PEG-PLLA-PEG凝膠化現象，除此之外，在溶液中添加NaCL或者游離的聚乙二醇，也能夠直接影響PEG-PLLA-PEG凝膠化現象。充分說明，PEG-PLLA-PEG能夠作為藥物載體，在生物、醫學領域具有廣泛應用價值。

A-B-A體系，相對于B-A-B體系而言，A-B-A體系不需要進行偶聯步驟，并且通過實驗表明，其凝膠窗口更寬、凝膠模量更大。其原理在于，A-B-A體系含有兩種疏水嵌段，在凝膠化過程中，兩個疏水體系可以在不同的膠束之間形成架橋從而產生教書網絡結構，而上文提到了B-A-B體系只能利用疏水互相作用形成常規膠束。相關人員通過合成不同基團封端的PLGA-PEG-PLGA進行研究，發現該實驗中物理凝膠化行為是一種較為明顯的端基效應。在溫度達到25℃時，羥基封端的PLGA-PEG-PLGA程溶膠狀態，與其相對應的乙酸酯封端PLGA-PEG-PLGA和丙酸酯封端PLGA-PEG-PLGA會發生溶膠-凝膠變化，與此同時，正丁酸酯封端的PLGA-PEG-PLGA會在水中產生沉淀[4]。

結語：

生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠在科學技術不斷發展的環境下，其應用范圍也越來越廣泛，尤其在醫學領域，不僅能夠作為藥物緩釋以及輸送的主體，也可以作為組織再生的支架材料。因此，本文針對生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠的研究進展進行分析，希望能夠為相關人士提供參考和借鑒，進一步深入挖掘其價值和作用，為擴大其應用范圍奠定良好基礎。

參考文獻：

[1]陳賽博，仲慧，張厚峰，姚成，王宇峰，張昶和.溫度敏感型可生物降解高分子凝膠的研究進展[J].材料導報，2009：417-420.

[2]孫姣霞，羅彥鳳，屈晟.可生物降解智能水凝膠的研究進展[J].功能材料，2007，38（A05）：1895-1898.

[3]彭輝，羅彥鳳，孫姣霞，吳進川.新型可生物降解兩性pH敏感水凝膠的制備與性能研究[J].材料導報，2010（14）：52-55.

[4]毛海良，潘鵬舉，單國榮，包永忠.生物可降解溫敏性物理交聯水凝膠的研究進展[J].高分子材料科學與工程，2014：184.

重慶市教育委員會科學技術研究計劃青年項目資助項目（項目編號KJQN201803403）