基于聚氨基酸水凝胶的制备及应用文献综述

 2021-10-22 21:49:51

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1.概述γ-聚谷氨酸是一种由微生物发酵制备的氨基酸多聚物,主链上有很多游离羧基基团,易于修饰和交联,用γ-聚谷氨酸制得的水凝胶属于可降解的环境友好型水凝胶,具有生物相容性、细胞安全性、较好的溶胀性和pH敏感性等优点,在环境保护和生物医药方面有广泛的应用[1]。

水凝胶是由线性分子链交联形成的高分子三维网状聚合物,能够吸收大量水分而不溶解。

亲水的小分子能够在水凝胶中扩散,固定于水凝胶中的生物大分子活性能保持较长时间,因此大多数的水凝胶具有优异的生物适应性,水凝胶可以广泛应用于食品生物、农林园艺、石油化工、医疗卫生等方面[2]。

但目前制备水凝胶的材料多为化学合成,其原料与制备会对环境造成一定的污染,同时制备出的产品在自然界中分解缓慢,会对环境造成污染。

此外,水凝胶在生物医药领域中得到了日益广泛的应用,由于生物医药材料的特殊要求和人们对环保问题的重视,促进了人们对生物可降解水凝胶的研究。

微生物发酵生产的γ-聚谷氨酸(γ-PGA)正是具有制备生物可降解水凝胶潜力的新型高分子材料,γ-PGA是一种水溶性高分子,由D-谷氨酸和L-谷氨酸通过γ-谷氨酰胺键聚合而成,其侧链存在大量游离羧基,易于修饰。

利用γ-PGA制备的水凝胶可完全被生物降解,无毒副作用,具有生物相容性,其原料和制备过程均不会对环境造成污染,是一种环境友好型水凝胶。

此外γ-PGA水凝胶可溶胀大于其自身重量几千倍的水,具有极其广泛的应用前景[3-4]。

为了改善γ-PGA水凝胶的性能,满足不同应用需求,近年来研究者通过添加一种或几种物质来设计结构不同的复合水凝胶[5-9]。

2.γ-聚谷氨酸水凝胶图1 γ-PGA (A)、乙二醇二缩水甘油醚(B)和γ-PGA水凝胶的结构式(C)[1]Figure 1 Chemical formula of γ-PGA (A), Glycol diglycidyl ether (B), and γ-PGA hydrogel (C)[1]由于 γ-PGA侧链上大量羧基负电荷的排斥作用,使 γ-PGA分子链的空间伸展很大,即使在较低的浓度下,分子间也具有强烈的相互作用。

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