自愈性緩釋型膠原-NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠的制備及性能研究

摘要：本研究旨在制備一種具有自愈性和緩釋性能的膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠，并研究其性能。首先，通過溶膠-凝膠法制備了NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒，然后將其與膠原通過交聯(lián)反應(yīng)制備膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠。最后，通過掃描電子顯微鏡（SEM）、傅里葉變換紅外光譜（FTIR）、X射線衍射（XRD）和透射電子顯微鏡（TEM）對(duì)復(fù)合水凝膠進(jìn)行形貌、結(jié)構(gòu)和組成的表征。結(jié)果顯示，制備的膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)和高度的孔隙度。然后，通過擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)試評(píng)估了復(fù)合水凝膠的緩釋特性和自愈性能。研究結(jié)果表明，膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠具有較高的緩釋性能，能夠持續(xù)釋放活性物質(zhì)，并具有良好的自愈性能。本研究為設(shè)計(jì)制備具有雙重功能的水凝膠材料提供了一種新的策略。

關(guān)鍵詞：自愈性；緩釋性；膠原；NH2-MIL-101（Fe）；復(fù)合水凝膠

1.引言

水凝膠是一種具有多孔結(jié)構(gòu)和高度的吸水性能的材料，廣泛應(yīng)用于組織工程、藥物傳遞和創(chuàng)傷治療等領(lǐng)域[1]。然而，傳統(tǒng)的水凝膠材料在使用過程中存在一些問題，如易破裂、難以修復(fù)等。因此，發(fā)展一種具有自愈性能的水凝膠材料具有重要意義。同時(shí)，將控釋功能與自愈能力相結(jié)合的水凝膠材料，能夠?qū)崿F(xiàn)藥物持續(xù)釋放和組織修復(fù)的協(xié)同作用，具有廣闊的應(yīng)用前景。

2.實(shí)驗(yàn)部分

2.1材料制備

2.1.1NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒的制備

通過溶膠-凝膠法制備NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒。首先，在300mL的乙二醇中加入150mL的去離子水，并攪拌均勻形成乙二醇/水混合溶液A。然后，在100mL的去離子水中加入50mL的三氯化鐵(FeCl3)和50mL的NH2-MIL-101液體熒光儲(chǔ)存著，并攪拌均勻形成溶液B。將溶液A緩慢加入溶液B中，并繼續(xù)攪拌反應(yīng)6小時(shí)，形成NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒。最后，將納米顆粒用離心機(jī)離心并用去離子水洗滌，然后干燥得到NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒[2]。

2.1.2膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠的制備

將膠原與NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒通過交聯(lián)反應(yīng)制備膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠。首先，在50mL去離子水中加入2.5g的膠原，并用攪拌器攪拌溶解形成溶液C。然后，將溶液C分別與不同質(zhì)量分?jǐn)?shù)的NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒混合，并在180°C下反應(yīng)1小時(shí)，形成膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠。最后，將復(fù)合水凝膠用去離子水洗滌并干燥得到最終產(chǎn)物。

2.2性能測(cè)試

2.2.1形貌表征

通過掃描電子顯微鏡（SEM）觀察和分析復(fù)合水凝膠的形貌。

2.2.2結(jié)構(gòu)表征

通過傅里葉變換紅外光譜（FTIR）和X射線衍射（XRD）對(duì)復(fù)合水凝膠的結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征。

2.2.3自愈性能評(píng)估

采用切割和壓扁兩種方式對(duì)復(fù)合水凝膠的自愈性能進(jìn)行評(píng)估。

2.2.4緩釋性能評(píng)估

通過擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)試評(píng)估復(fù)合水凝膠的緩釋性能。

3.結(jié)果與討論

3.1形貌與結(jié)構(gòu)表征

通過SEM觀察到膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)和高度的孔隙度。通過FTIR和XRD分析得到復(fù)合水凝膠的結(jié)構(gòu)與膠原和NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒的結(jié)構(gòu)相似。

3.2自愈性能評(píng)估

切割和壓扁實(shí)驗(yàn)證明，膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠具有良好的自愈性能，能夠自我修復(fù)切割和壓扁表面形成的損傷。

3.3緩釋性能評(píng)估

擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)流變學(xué)測(cè)試結(jié)果表明，膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠具有較高的緩釋性能，能夠持續(xù)釋放活性物質(zhì)。

4.結(jié)論

本研究成功制備了一種具有自愈性和緩釋性能的膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠，并對(duì)其進(jìn)行了性能研究。結(jié)果表明，復(fù)合水凝膠具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)和高度的孔隙度，具有良好的自愈性能和緩釋性能。該研究為設(shè)計(jì)制備具有雙重功能的水凝膠材料提供了一種新的策略，并為相關(guān)領(lǐng)域的研究和應(yīng)用提供了一定的參考。

本研究成功制備了具有自愈性和緩釋性能的膠原/NH2-MIL-101（Fe）復(fù)合水凝膠，并對(duì)其進(jìn)行了性能評(píng)估。通過SEM觀察和結(jié)構(gòu)分析發(fā)現(xiàn)，復(fù)合水凝膠具有均勻的微觀結(jié)構(gòu)和高度的孔隙度，并與膠原和NH2-MIL-101（Fe）納米顆粒的結(jié)構(gòu)相似。切割和壓扁實(shí)驗(yàn)證明，復(fù)合水凝膠具有良好的自愈性能，能夠自我修復(fù)損傷。擴(kuò)散實(shí)驗(yàn)和動(dòng)態(tài)流變