项目名称: 基于pH响应性PMMA-锂皂石复合微凝胶的水凝胶构筑及力学性能优化研究

项目编号: No.21474092

项目类型: 面上项目

立项/批准年度: 2015

项目学科: 分析化学

项目作者: 刘瑞雪

作者单位: 郑州轻工业学院

项目金额: 82万元

中文摘要: 可注射水凝胶形状可塑、结构多孔、生物相容性好,是理想的软组织再生、修复材料。限于其力学性能较弱,难以满足多重生理需求,课题以具有pH响应性的聚(甲基丙烯酸甲酯-甲基丙烯酸)/ 锂皂石(Laponite RD)纳米复合微凝胶为前体,经共价键、离子键交联,得可注射用,生物友好、力学性能可调的复合水凝胶。内容涉及:1)利用生物相容性的锂皂石纳米圆片代替常规表面活性剂,经Pickering乳液聚合,合成溶胀性能变化的pH响应性复合微凝胶;2)设计阳离子聚合物,与微凝胶前体交联,合成具备自修复功能的复合水凝胶,进而探讨结构和锂皂石取向制约水凝胶应力形变、弹性恢复能力的机理;3)设计巯基化阳离子交联剂,与丙烯酰氧基化微凝胶进行迈克尔加成,构建机械性能优化的复合水凝胶, 研究共价/离子键协同效应对水凝胶力学性能的影响。课题从根本上优化了可注射水凝胶的力学性能,产品可望用于腰椎间盘修复、医疗整形等领域。

中文关键词: 复合水凝胶;Laponite;RD;纳米颗粒;复合微凝胶;pH响应性;可注射性

英文摘要: Injectable hydrogel possesses the characteristic of deformation behavior, porous structure and excellent biocompatibility, is an ideal material for soft tissue repair and regeneration. Limited to the very poor mechanical performance, injectable hydrogel is difficult to meet the multiple physiological needs. This proposal intends to use injectable pH-responsive poly(methyl methacrylate-methacrylic acid)/Laponite RD nanocomposite microgels as precursors, biocompatible nanocomposite hydrogels are constructed by ionic bond crosslinking or by coordination of covalent bond and ionic bond. The mechanical properties of hydrogels are adjustable. The main contents of this proposal : 1)Biocompatible Laponite RD platelets replacing of conventional surfactants, pH-responsive poly(methyl methacrylate-methacrylic acid)/Laponite RD nanocomposite microgels with adjustable swelling ratio are synthesized by Pickering emulsion polymerization; 2) Design of cationic copolymers, self-healing nanocomposite hydrogel is formed by the ionic bond coupling of the copolymers and microgels. Stress deformation and self-recovery ability of the hydrogel are controlled mainly by Laponite platelet orientation. Their action mechanism is also discussed; 3) Thiol-substituted cationic crosslinking agent and acryloyl modified nanocomposite microgel are designed. Thiol-Michael addition happens while mixing of crosslinking agent and modified microgel at higher pH value. Mechanical performance optimization of hydrogel is constructed. The effect of covalent / ionic bond coordination on the mechanical properties of the hydrogel is investigated. The proposal optimizes the mechanical properties of injectable hydrogel radically. The products are expected to be used for intervertebral disc repair and medical plastic etc.

英文关键词: nanocomposite;Liponite RD platelet;nanocomposite microgel;pH-responsiveness;synringeability

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