姚芳蓮，田欣露，孫?達(dá)

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光交聯(lián)羧甲基殼聚糖衍生物水凝膠的制備及性能研究

姚芳蓮，田欣露，孫?達(dá)

(天津大學(xué)化工學(xué)院，天津 300350)

以疊氮基團(tuán)的光耦合反應(yīng)為交聯(lián)反應(yīng)制備了疊氮化羧甲基殼聚糖（AZ-CMCS）水凝膠。利用FT-IR紅外光譜、1H-NMR核磁共振譜表征了AZ-CMCS的結(jié)構(gòu)，使用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)和流變儀跟蹤了AZ-CMCS凝膠的光交聯(lián)過(guò)程，并驗(yàn)證了凝膠的可注射性. 使用水接觸角測(cè)試儀表征了凝膠的親疏水性. 以牛血清白蛋白（BSA）為模型藥物研究了水凝膠在不同pH值下的藥物釋放性能，并研究了人胚胎肺成纖維細(xì)胞（MRC-5）在水凝膠上的生長(zhǎng)情況．結(jié)果表明：通過(guò)紫外光照射可快速得到AZ-CMCS水凝膠，反應(yīng)條件溫和，易于控制；AZ-CMCS水凝膠具有較好的可注射性，且具有一定的pH響應(yīng)性，其能夠?qū)崿F(xiàn)包載藥物和藥物控釋的功能；此外AZ-CMCS水凝膠對(duì)細(xì)胞無(wú)毒，可作為細(xì)胞支架，具有較好的應(yīng)用前景.

光交聯(lián)；羧甲基殼聚糖；水凝膠；可注射；蛋白釋放；細(xì)胞支架

水凝膠是一種親水的三維聚合物網(wǎng)絡(luò)，其物理性質(zhì)與軟組織很相似，結(jié)構(gòu)接近細(xì)胞外基質(zhì)[1-2]，在組織工程和藥物釋放等領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景．

光交聯(lián)是一種制備水凝膠的常用方法，光交聯(lián)反應(yīng)條件十分溫和，反應(yīng)過(guò)程中所產(chǎn)生的副產(chǎn)物很少．此外，光交聯(lián)反應(yīng)的反應(yīng)效率很高，反應(yīng)過(guò)程易于控制．疊氮基團(tuán)光耦合反應(yīng)具有反應(yīng)速度快、反應(yīng)條件溫和、反應(yīng)活性高和不產(chǎn)生有毒物質(zhì)等特點(diǎn)[3-4].因此，通過(guò)疊氮基團(tuán)的光耦合反應(yīng)可快速簡(jiǎn)便地得到原位可注射水凝膠，從而拓展水凝膠在藥物載體和組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用．

殼聚糖及其衍生物可被生物降解且生物相容性好，對(duì)生物體幾乎不顯示毒性，是自然界存在的唯一堿性多糖．但是殼聚糖的水溶性較差，從而限制了其在藥物載體和組織工程等領(lǐng)域的應(yīng)用[5]．O-羧甲基殼聚糖(CMCS)是殼聚糖眾多水溶性衍生物中非常重要的一種，CMCS的分子鏈內(nèi)同時(shí)含有氨基和羧基，當(dāng)外界pH值發(fā)生變化時(shí)，氨基和羧基的解離程度也相應(yīng)改變，因此以CMCS基質(zhì)構(gòu)建的水凝膠具有pH敏感性，改變介質(zhì)的pH值可實(shí)現(xiàn)對(duì)藥物的包載和?釋放．

本文以水溶性殼聚糖衍生物CMCS為基本原料，首先制備了疊氮化羧甲基殼聚糖(AZ-CMCS)，進(jìn)一步基于疊氮基團(tuán)的光耦合反應(yīng)構(gòu)建了具有可注射原位凝膠性能的AZ-CMCS水凝膠，對(duì)其光交聯(lián)凝膠形成過(guò)程、水凝膠的可注射性、親疏水性進(jìn)行了研究．同時(shí)，研究了水凝膠在不同pH條件下中對(duì)BSA的包封和釋放行為，并評(píng)價(jià)了AZ-CMCS水凝膠的細(xì)胞毒性．

1?實(shí)驗(yàn)材料和方法

1.1?材?料

O-羧甲基殼聚糖(CMCS，黏度為36mPa·s)、對(duì)氨基苯甲酸(PAC)、無(wú)水乙醇、亞硝酸鈉、氫氧化鈉、濃鹽酸、二甲基亞砜(DMSO)、乙酸乙酯、氯化鉀、碳酸氫鈉、二氧六環(huán)、丙酮、磷酸氫二鈉和磷酸二氫鈉均為分析純，天津元立化工有限公司；疊氮化鈉，優(yōu)級(jí)純，上海笛柏化學(xué)品技術(shù)有限公司；N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)和二環(huán)己基碳二亞胺(DCC)，均為分析純，天津希恩斯生化科技有限公司；牛血清白蛋白(BSA)和考馬斯亮藍(lán)均為生物制劑，上海生工生物工程有限公司；噻唑藍(lán)(MTT)，Sigma-Aldrich；MEM培養(yǎng)基，胎牛血清(FBS)和0.25%胰蛋白酶均為生物制劑，Gibco．

1.2?疊氮化羧甲基殼聚糖(AZ-CMCS)的制備

3.425g PAC、濃鹽酸9mL和蒸餾水30mL在0～5℃下攪拌混勻，滴加7mL的4mol/L的亞硝酸鈉溶液，低溫?cái)嚢杈鶆蚝?，滴?0mL的4mol/L疊氮鈉水溶液，反應(yīng)結(jié)束后用乙酸乙酯萃取，旋蒸乙酸乙酯后得到對(duì)疊氮苯甲酸(AZ)(產(chǎn)率81%)．

根據(jù)Choi等[6]報(bào)道的方法，取2g AZ溶于40mL二氧六環(huán)，加入1.4g NHS及2.52g DCC，室溫避光反應(yīng)12h，抽濾除去副產(chǎn)物，用二氧六環(huán)反復(fù)沖洗濾餅，旋干濾液中的二氧六環(huán)后經(jīng)真空干燥，得到對(duì)疊氮苯甲酸活化酯(NHS-AZ)(產(chǎn)率89%)．

將0.5g CMCS溶于40mL的碳酸氫鈉溶液(pH 8.4)，通過(guò)控制NHS-AZ的加入量可得到不同取代度的AZ-CMCS．將0.3012g或0.6024g NHS-AZ在避光條件下充分溶于40mL DMSO中，并將此溶液緩慢滴加到CMCS的碳酸氫鈉溶液中，避光反應(yīng)72h后用丙酮沉淀，離心，用丙酮多次洗滌后真空干燥得到AZ-CMCS，根據(jù)取代度的不同，將取代度為3%的AZ-CMCS命名為AZ-CMCS(Low SD)(產(chǎn)率77%)，將取代度為5%的AZ-CMCS命名為AZ-CMCS (High SD)(產(chǎn)率72%)．

1.3?光交聯(lián)AZ-CMCS水凝膠的制備

分別取適量不同取代度的AZ-CMCS，將其均配成兩種質(zhì)量濃度的水溶液(30mg/mL和50mg/mL)． 將配好的各AZ-CMCS水溶液在紫外光(400W/365nm)下均照射5min，可得一系列光交聯(lián)AZ-CMCS水凝膠．

1.4?分析與測(cè)定

1.4.1?FT-IR及1H-NMR分析

取NHS-AZ或AZ-CMCS與溴化鉀(光譜純)充分研磨后放入壓片機(jī)壓片，用NICOLET380 FT-IR紅外光譜儀進(jìn)行測(cè)試．取少量NHS-AZ溶于氘代丙酮中，AZ-CMCS溶于氘代水中，用AVANCE III 400M核磁共振譜儀對(duì)其1H-NMR進(jìn)行檢測(cè)．

1.4.2?AZ-CMCS光交聯(lián)過(guò)程的跟蹤

分別取適量不同取代度的AZ-CMCS，將其均配制成濃度為0.1mg/mL的水溶液．將配制好的上述各AZ-CMCS水溶液均放在紫外光(400W/365nm)下照射，在不同的時(shí)間點(diǎn)取出溶液，用WFZ-26A紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)試其在270nm處的吸光度，根據(jù)吸光度計(jì)算體系中疊氮基團(tuán)含量．

通過(guò)流變學(xué)方法跟蹤AZ-CMC(Low SD)凝膠的交聯(lián)過(guò)程．首先將30mg/mL AZ-CMCS水溶液滴加到Stress tech rheometer流變儀樣品池，預(yù)掃120s后用紫外光(400W/365nm)照射該溶液，繼續(xù)掃描直至交聯(lián)平衡．掃描頻率為1Hz，應(yīng)變恒定為1%．

1.5?AZ-CMCS凝膠支架制備及其性能的探究

1.5.1?AZ-CMCS水溶液的可注射性表征

分別稱取適量AZ-CMCS(Low SD)和AZ-CMCS(High SD)，將其均配制成30mg/mL、40mg/mL、50mg/mL的水溶液并分別注入5mL注射器中，通過(guò)壓縮實(shí)驗(yàn)檢測(cè)推動(dòng)注射器所需力大?。?/p>

1.5.2?AZ-CMCS水凝膠薄膜的親疏水性測(cè)試

分別取適量不同取代度的AZ-CMCS并將其配成溶液，取溶液適量滴在玻璃板上并流平后，經(jīng)紫外光照后得到凝膠，將凝膠放在空氣中干燥、脫模，得到厚度均一的AZ-CMCS薄膜．用HARKE-SPCA水接觸角測(cè)定儀測(cè)定上述薄膜的親疏水性．

1.5.3?AZ-CMCS凝膠的藥物釋放性能測(cè)試

配制不同取代度AZ-CMCS(30mg/mL)的含BSA(2mg/mL)溶液，光交聯(lián)后得到載BSA的AZ-CMCS水凝膠．在所得水凝膠中加入5mL PBS緩沖液(pH＝1.2、pH＝7.4、pH＝9.0)．在不同時(shí)間點(diǎn)從釋放介質(zhì)中取出1mL液體，并加入1mL相應(yīng)的新鮮釋放介質(zhì)．用考馬斯亮藍(lán)標(biāo)準(zhǔn)液將取出的樣品染色后，用紫外可見(jiàn)分光光度計(jì)測(cè)定各個(gè)樣品在595nm處的吸光度，進(jìn)而通過(guò)式(1)計(jì)算BSA的累積釋放量(%)，即

(1)

式中：0為凝膠負(fù)載的BSA總質(zhì)量，mg；為第次置換取樣時(shí)釋放液中BSA的質(zhì)量濃度，mg/mL；為緩沖液的置換次數(shù)．

1.5.4?AZ-CMCS凝膠的生物學(xué)性能評(píng)價(jià)

將質(zhì)量濃度為50mg/mL的 AZ-CM(Low SD)溶液加入聚四氟乙烯模具中，在400W/365nm的紫外光下照射30min，使凝膠完全交聯(lián)．冷凍干燥得到干凝膠．將干凝膠加入MEM完全培養(yǎng)基中，在37℃恒溫器中浸提24h．用MEM完全培養(yǎng)液稀釋的質(zhì)量分?jǐn)?shù)分別為100%、90%、50%、25%、12.5%浸提液在96孔板中(每孔100μL浸提液，每個(gè)濃度3個(gè)復(fù)孔)，在37℃、5% CO2培養(yǎng)箱中培養(yǎng)人胚胎肺成纖維細(xì)胞(MRC-5)1d后，各孔均加入10μL MTT溶液，培養(yǎng)4h后吸盡各孔培養(yǎng)基，各孔均加入100μL DMSO溶解細(xì)胞中的甲瓚，并將孔板置于搖床中緩慢振蕩10min，在450nm用酶聯(lián)免疫檢測(cè)儀測(cè)定各孔吸光度(OD)，比較各組OD值，以MEM完全培養(yǎng)基(浸提液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0)為陰性對(duì)照，根據(jù)式(2)計(jì)算細(xì)胞相對(duì)增殖率(relative growth rate，RGR)，通過(guò)RGR的大小判斷材料的細(xì)胞毒性．

(2)

將密度為5×104個(gè)/mL的MRC-5細(xì)胞接種到AZ-CMCS(Low SD)凝膠上，培養(yǎng)細(xì)胞7d后，用2.5%戊二醛固定，再用梯度乙醇脫水，將凝膠徹底干燥后在表面噴金，置于S-4800掃描電鏡下觀察．

2?實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論

2.1?AZ-CMCS的合成與結(jié)構(gòu)分析

為使AZ與CMCS進(jìn)行反應(yīng)，傳統(tǒng)方法用EDC/NHS將AZ的羧基活化，再使AZ與CMCS進(jìn)行酰胺化反應(yīng)．但EDC/NHS活化體系對(duì)反應(yīng)條件的控制要求很高，且在該體系下CMCS上羧基與氨基易發(fā)生自交聯(lián)而無(wú)法得到水溶性AZ-CMCS[7]．

為避免CMCS自交聯(lián)反應(yīng)發(fā)生，本文采用DCC/NHS活化體系，先合成NHS-AZ，通過(guò)NHS-AZ與CMCS之間的酰胺化反應(yīng)合成一系列不同取代度的疊氮化羧甲基殼聚糖AZ-CMCS(見(jiàn)圖1)．此合成路線在避免CMCS自交聯(lián)反應(yīng)的同時(shí)還可有效控制疊氮基團(tuán)取代度，且重復(fù)性好．

圖1?AZ-CMCS的合成路線

從圖2(a)NHS-AZ的紅外譜圖中可以看出，在2140cm-1處出現(xiàn)的強(qiáng)吸收峰為NHS-AZ上疊氮基團(tuán)的特征峰，由圖2(b)NHS-AZ的核磁共振譜圖可知，＝2.97處的峰1為NHS-AZ五元環(huán)上的兩個(gè)等效氫的峰；＝8.18和＝7.34處的峰2和峰3為NHS-AZ苯環(huán)上的氫的吸收峰．3個(gè)峰的峰面積比為2∶1∶1，符合NHS-AZ上的氫原子數(shù)比．證明NHS-AZ的成功合成．

圖2?NHS-AZ的紅外譜圖和核磁譜圖

圖3(a)為CMCS、AZ-CMCS和光交聯(lián)AZ-CMCS凝膠的紅外譜圖，從圖中可以看出，與CMCS的紅外譜圖相比，AZ-CMCS的紅外譜圖在2133cm-1處出現(xiàn)了一個(gè)新的吸收峰，該峰為疊氮基團(tuán)的吸收峰，證明AZ與CMCS酰胺化反應(yīng)的成功進(jìn)行，而經(jīng)過(guò)光交聯(lián)后此峰消失，證明疊氮基團(tuán)完全反應(yīng)．3425cm-1處伯胺的游離N—H伸縮振動(dòng)峰和1606cm-1處N—H的彎曲振動(dòng)峰均隨著取代度的增加而變窄減弱．從圖3(b)中可以看出，與CMCS相比，AZ-CMCS的核磁譜圖上新出現(xiàn)的兩個(gè)峰，＝7.75處的峰c和＝7.13處的峰d均隸屬于AZ的苯環(huán)上的氫，且這兩個(gè)峰的峰面積之比為1∶1，隨著CMC取代度的增加這兩個(gè)峰的峰面積均增加．

圖3 CMCS、AZ-CMCS和光交聯(lián)AZ-CMCS凝膠的紅外譜圖與核磁譜圖

2.2?光交聯(lián)AZ-CMCS凝膠的形成

如圖4所示，光交聯(lián)AZ-CMCS凝膠的形成機(jī)理是疊氮基團(tuán)在紫外光照射下先光解，隨后兩分子AZ-CMCS進(jìn)行耦合形成偶氮鍵完成交聯(lián)．疊氮基團(tuán)的光耦合交聯(lián)反應(yīng)由疊氮基團(tuán)的光解和偶氮基團(tuán)的形成兩步反應(yīng)組成，疊氮基團(tuán)的光解和偶氮基團(tuán)的形成同步發(fā)生．

圖4?光誘導(dǎo)AZ-CMCS交聯(lián)

從圖5(a)中可以看出，疊氮基團(tuán)的光解反應(yīng)非常迅速．紫外光輻射1s后，270nm處疊氮基團(tuán)的吸光度降低約40%，這表明1s內(nèi)約40%的疊氮基團(tuán)消失．經(jīng)過(guò)60s照射后，270nm處的吸收消失，疊氮基團(tuán)反應(yīng)完全．由圖5(b)可知，不同取代度的AZ-CMCS中疊氮基團(tuán)的光解速度幾乎相同，說(shuō)明疊氮基團(tuán)的光解速度與取代度無(wú)關(guān)，在40s以內(nèi)，不同取代度的AZ-CMCS中疊氮基團(tuán)數(shù)目均低于10%．

圖5 疊氮基團(tuán)的光解過(guò)程的紫外可見(jiàn)光譜圖和經(jīng)紫外光照射后AZ-CMCS水溶液的剩余疊氮基團(tuán)數(shù)目

為了更好地了解光交聯(lián)AZ-CMCS凝膠的形成過(guò)程，用流變儀跟蹤了紫外光照射凝膠的全過(guò)程．采用恒溫依時(shí)性掃描方法跟蹤AZ-CMCS凝膠過(guò)程，記錄凝膠交聯(lián)過(guò)程中動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能模量(′)和動(dòng)態(tài)損耗模量(″)．圖6(a)為AZ-CMCS(Low SD)體系在10℃下的流變學(xué)曲線．從圖6(a)中可以看出，開(kāi)始階段′和″的數(shù)值均很低，但″比′數(shù)值大，根據(jù)大分子流變學(xué)特性，AZ-CMCS(Low SD)體系在此時(shí)處于黏性特性占優(yōu)態(tài)，呈溶膠狀．而引入紫外光源后，′和″的數(shù)值同時(shí)增加，且′增加的速度更快，′與″兩者的曲線相交后，′的數(shù)值仍快速增加．AZ-CMCS (Low SD)(固含量3%)的凝膠點(diǎn)為′和″兩者曲線的交點(diǎn)即紫外光照射后第14s．圖6(b)為利用不同溫度下的流變學(xué)曲線得到的AZ-CMCS(Low SD)體系光照凝膠時(shí)間隨溫度的變化，可以看出溫度越高，凝膠速度越快．

圖6 AZ-CMCS(Low SD)的流變學(xué)曲線及溫度對(duì)凝膠時(shí)間的影響

2.3?AZ-CMCS凝膠的性能

2.3.1?AZ-CMCS溶液的可注射性

通過(guò)Pescosolido等[8]報(bào)道的方法，測(cè)試了AZ-CMCS水溶液的可注射性能，由圖7可知，不同取代度的AZ-CMCS和CMCS溶液注射平衡時(shí)的力均遠(yuǎn)小于甘油，由于甘油是一種具有良好可注射性能的樣品，因而AZ-CMCS和CMCS溶液均具有較好的可注射性能．此外，注射不同取代度AZ-CMCS和CMCS溶液平衡時(shí)的力均隨固含量增大而增大，這是因?yàn)轶w系黏度隨固含量增大而增大．此外，在相同的固含量下，注射AZ-CMCS(Low SD)所需的力低于注射AZ-CMCS(High SD)所需的力，這是由于CMCS的分子間氫鍵因AZ與CMCS上的氨基反應(yīng)而減弱，溶液黏度減?。鳤Z-CMCS(High SD)由于取代度較高，分子鏈內(nèi)苯環(huán)比AZ-CMCS(Low SD)多，苯環(huán)較大的剛性使其具有較大剛性，且分子鏈更加伸展，苯環(huán)間的π-π堆積作用和殘余的分子間和分子內(nèi)氫鍵均使體系黏度增大．

圖7 各樣品注射平衡時(shí)所需的外力(AZ-CMCS的質(zhì)量濃度：30mg/mL，40mg/mL，50mg/mL)

2.3.2?AZ-CMCS水凝膠薄膜的親疏水性

CMCS經(jīng)AZ基團(tuán)改性前后其親疏水性會(huì)有所變化，這里通過(guò)測(cè)試薄膜的靜態(tài)接觸角來(lái)直觀反映CMCS改性前后的親疏水性變化．如圖8所示，AZ-CMCS薄膜的靜態(tài)水接觸角比CMCS薄膜的大，而且AZ-CMCS薄膜的靜態(tài)水接觸角隨取代度的增大而增大，這是由于AZ基團(tuán)上的疏水基團(tuán)苯環(huán)降低了CMCS的親水性，且苯環(huán)隨取代度的增加而增多，AZ-CMCS(High SD)的親水性比AZ-CMCS(Low SD)差．

圖8 AZ-CMCS水凝膠薄膜的靜態(tài)水接觸角測(cè)試照片和結(jié)果

2.3.3?AZ-CMCS凝膠的藥物釋放性能

AZ-CMCS水凝膠具有較好的可注射性能，在極短時(shí)間內(nèi)可完成交聯(lián)，可作為生物活性藥物的載體，此外由于AZ-CMCS分子鏈上既含有氨基又含有羧基，因而其具有pH響應(yīng)性，從而使水凝膠在不同pH值下具有不同的溶脹性能，因此AZ-CMCS水凝膠可同時(shí)實(shí)現(xiàn)藥物包載和可控藥物釋放．本文以BSA為模型藥物考察AZ-CMCS水凝膠對(duì)生物活性藥物的包載及釋放行為．

從圖9(b)可以看出，對(duì)于AZ-CMCS(High SD)水凝膠，在pH＝1.2時(shí)，幾乎沒(méi)有BSA釋放，而在pH＝7.4和pH＝9.0時(shí)，BSA都有一定的釋放量．而B(niǎo)SA在3種pH值下均從AZ-CMCS(Low SD)水凝膠中大量釋放．首先，AZ-CMCS的平衡溶脹性能會(huì)隨著pH變化而改變(見(jiàn)圖9(a))，對(duì)于AZ-CMCS(Low SD)凝膠，在3種pH值下均具有較高的平衡溶脹率，凝膠結(jié)構(gòu)疏松，因而均有大量BSA釋放，而AZ-CMCS(High SD)凝膠在pH＝1.2時(shí)，平衡溶脹率最小，因而幾乎沒(méi)有BSA釋放，在pH＝7.4和pH＝9.0條件下，AZ-CMCS(High SD)具有一定的平衡溶脹率，因而有一定的BSA從中釋放．其次，BSA的構(gòu)象和尺寸會(huì)隨著pH值的變化而變化(BSA的等電點(diǎn)?pI＝4.7)，在pH＝1.2時(shí)BSA分子完全擴(kuò)張?bào)w積最大，不易從結(jié)構(gòu)較為緊密AZ-CMCS(High SD)水凝膠中釋放，在pH＝7.4時(shí)，BSA呈球形，體積較小，與pH＝1.2時(shí)相比較，容易從AZ-CMCS水凝膠中釋放．而當(dāng)pH＝9.0時(shí)，BSA位于構(gòu)象轉(zhuǎn)變中間態(tài)，BSA的體積比其在pH＝7.4時(shí)有所增大，因此在pH值9.0時(shí)，BSA的釋放量比pH＝7.4時(shí)的釋放量少．此外在pH＝9.0時(shí)，AZ-CMCS的氨基全部脫質(zhì)子化，BSA與AZ-CMCS分子間氫鍵作用最強(qiáng)，加劇了二者的分子間纏結(jié)，從而使BSA的釋放受到阻礙.

通過(guò)上述不同取代度AZ-CMCS凝膠藥物釋放性能研究可知，AZ-CMCS水凝膠對(duì)蛋白類藥物可實(shí)現(xiàn)負(fù)載和控制釋放．特別地，在pH＝1.2時(shí)AZ-CMCS(High SD)凝膠阻斷BSA釋放的能力可有效避免口服藥物在胃酸條件下失活，保護(hù)蛋白類藥物安全通過(guò)胃部，而在較高pH環(huán)境中可以緩慢釋放，有利于蛋白質(zhì)類藥物的吸收，避免反復(fù)服藥．

2.3.4?AZ-CMCS凝膠的生物學(xué)性能

從圖10(a)可以看出，在不同的浸提液濃度下，MRC-5細(xì)胞培養(yǎng)1d后，其相對(duì)增殖率均大于100%，說(shuō)明AZ-CMCS浸提液對(duì)細(xì)胞無(wú)毒．此外，圖10(b)所示為MRC-5細(xì)胞在AZ-CMCS(Low SD)凝膠表面培養(yǎng)7d之后的SEM照片，可以看出細(xì)胞形態(tài)及生長(zhǎng)狀態(tài)良好，進(jìn)一步證明AZ-CMCS凝膠具有良好的細(xì)胞相容性．

圖10 AZ-CMCS(Low SD)凝膠的細(xì)胞毒性和MRC-5細(xì)胞在AZ-CMCS支架上培養(yǎng)7d的掃描電鏡照片

3?結(jié)?語(yǔ)

本文成功合成了不同取代度的AZ-CMCS，并通過(guò)疊氮基團(tuán)的光耦合反應(yīng)得到了AZ-CMCS水凝膠．光交聯(lián)動(dòng)力學(xué)研究表明光交聯(lián)反應(yīng)在20s內(nèi)完成．AZ-CMCS水凝膠具有較好的可注射性和pH響應(yīng)性，可作為載體包裹BSA并實(shí)現(xiàn)pH敏感釋放，細(xì)胞毒性實(shí)驗(yàn)表明AZ-CMCS水凝膠具有良好的細(xì)胞相容性，因此AZ-CMCS可注射水凝膠作為蛋白類藥物的載體和細(xì)胞支架具有較好的應(yīng)用前景．

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Preparation and Characterization of Photo-Crosslinking Hydrogel of Carboxymethyl Chitosan Derivative

Yao Fanglian，Tian Xinlu，Sun Da

(School of Chemical Engineering and Technology，Tianjin University，Tianjin 300350，China)

The azide carboxymethyl chitosan(AZ-CMCS) hydrogel was prepared by UV-irradiation-induced photo-crosslinking reaction which was based on the optical coupling reaction of azide groups. The chemical structure of the AZ-CMCS hydrogel was characterized by FT-IR and1H-NMR. The photo-crosslinking process was tracked by a rheometer and a UV-Vis spectrophotometer. The injectable property of the AZ-CMCS hydrogel was verified by a rheometer. The hydrophobicity of the AZ-CMCS hydrogel was assessed by a water contact tester. Bovine serum albumin was used as the model drug to analyze the drug release property of the AZ-CMCS hydrogel at different pH values. The growth condition of human embryonic lung fibroblast (MRC-5) cells on AZ-CMCS scaffolds was also investigated. Results showed that the AZ-CMCS hydrogel can be rapidly prepared by UV irradiation. The reaction conditions are mild and controllable. The AZ-CMCS hydrogel has good injectable properties and pH sensibility. The AZ-CMCS hydrogel can load the model drug and control the drug release behavior. Moreover，the AZ-CMCS hydrogel is non- cytotoxic and has a good application prospect as cell scaffold.

photo-crosslinking；carboxymethyl chitsosan；hydrogel；injectable；protein release；cell scaffold

10.11784/tdxbz201804036

TK448.21

A

0493-2137(2019)05-0508-07

2018-04-15；

2018-05-19.

姚芳蓮（1964— ），女，博士，教授.

姚芳蓮，yaofanglian@tju.edu.cn.

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(51573127).

the National Natural Science Foundation of China(No. 51573127).

(責(zé)任編輯：田?軍)