石墨烯基复合水凝胶的制备及性能研究

【摘要】近年来,由于石墨烯具有优异的化学、物理和机械性能,因此石墨烯基复合材料在生物传感、生物分离、组织工程、药物控释等领域展现出了广阔的应用前景。石墨烯基水凝胶,因具有含水量高、较大比表面积,生物相容性好、药物负载率高等优点,成为目前生物医学研究的热点。本论文采用原位凝胶的设想,以氧化石墨烯(GO)为基础,光动力学疗法、静电自组装技术与多功能水凝胶的构建相结合,通过“绿色”方法制备了多种新颖的石墨烯基复合水凝胶：制备了还原石墨烯(rGO)/上海青提取物(Bce)复合水凝胶,并应用于抗肿瘤研究；设计合成了rGO/红苋菜提取物(ARE)／金(Au)复合水凝胶,并尝试了光动力学疗法和光热疗法的结合；层层自组装法构筑了GO/壳聚糖(CTS)-羟基磷灰石(HA)复合水凝胶膜,研究其细胞毒性和药物缓释性能。与上述类似研究尚未见报道。论文的具体研究内容如下：1、以GO为基础,用提取便捷、无毒环保、成本低的Bce中的生物分子作为光敏剂、交联剂和还原剂,原位还原GO成为rGO)，同时Bce中的氨基、羧基等极性基团与GO上的羧基、羟基和环氧基形成酰胺键、氢键等,从而导致了rGO/Bce复合水凝胶的构筑,而包在水凝胶中的叶绿素、叶绿蛋白等光敏分子,在650nm激光照射下,在病灶部位原位释放单线态氧对肿瘤细胞进行定域杀伤。该凝胶也为装载其他药物(如化疗药物等)垫定了基础,因此该研究为光动力学的定域治疗开辟了一种新方法。2、以ARE中生物分子作为还原剂、交联剂和光敏剂。原位制备了具有光热、光动力学多重疗效的rGO/ARE/Au水凝胶体系。ARE中还原性糖类、维生素c、蛋白质等作为还原剂,一次性的将GO和氯金酸同时还原成为rGO和Au纳米粒子。凝胶中的叶绿素和叶绿蛋白等光敏剂分子,在650nm激光照激发下,使体系产生单线态氧,Au的致热效果促进了光动力学治疗。该类多功能水凝胶体系的制备与研究,开辟了光热、光动力学疗法与定域凝胶协同抗肿瘤新途径。3、基于GO边缘和表面丰富的含氧基团,结合具有生物相容性好的壳聚糖,利用静电层层自组装技术制备了二者的复合水凝胶膜。在自组装的过程中,引入钙离子,得到富含钙离子的水凝胶膜,并以此为模板,原位仿生合成羟基磷灰石。CTS、HA和GO三者复合膜具有非常好的生物相容性,细胞在其表面生长良好,而且改复合水凝胶膜具有优异的缓释阿司匹林的性能,可作为兼具抗炎作用的仿生涂层,在骨支架材料等组织工程方面具有潜在的应用。
【作者】王绍华；
【导师】沈玉华；
【作者基本信息】安徽大学，物理化学，2014，硕士
【关键词】石墨烯；水凝胶；复合膜；层层自组装；植物提取物；

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