Page 14 - 《精细化工》2021年第5期

·868· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 38 卷

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HNMR 表明，在 δ 7.78 处出现芳香环上氢的 直链 DF-PEG 交联壳聚糖凝胶形成快，但是机
信号峰，不仅说明 ZnPcTa 成功接枝在壳聚糖分子 械强度较差，储能模量 G′小于 1 kPa [37] 。与直链
链上，而且也说明酞菁锌在水环境下没有发生聚 DF-PEG 比较，枝状 PEG 更像不能渗透的填充球体，
集，可以提高其在生物体系中的溶解性能 [34] 。 使聚合物网状结构缠绕更少，能增强凝胶的机械强
[6]
ZnPcTa 交联构筑的 CSB 水凝胶不仅具有自愈合性 度 。HUANG 等 [41] 设计合成了四臂苯甲醛基聚乙
能，而且具有良好的导电性及药物缓释性能。 二醇（PEG-BA）交联剂（如图 4 所示），PEG-BA
1.2 高分子醛交联 交联水溶性羧甲基壳聚糖（CMC），制备了高机械
1.2.1 聚合物封端醛交联 性能水凝胶，其储能模量 G′提高至 3.2 kPa。
小分子醛交联剂的细胞毒性主要是由于相对分
子质量小，容易发生溶出并渗透到细胞内，引起蛋
白质交联，产生毒副作用，聚合物醛交联剂可以减
轻这种毒副作用 [35-36] ，特别是聚乙二醇（PEG）的
[6]
二元醛或多元醛毒性较低 。ZHANG 等 [37] 设计合
成了双端苯醛基聚乙二醇（DF-PEG）交联剂，
DF-PEG 与壳聚糖溶液混合，室温下，60 s 内形成凝
胶。QU 等 [38] 将不同浓度 DF-PEG 溶液与 N-羧乙基
壳聚糖水溶液混合均匀，37 ℃下静置 60 s，凝胶
完全形成。ZHOU 等 [39] 在凝血药安络血存在下，构
筑了壳聚糖/DF-PEG/安络血三元复合水凝胶，室温
下，200 s 内形成自愈合水凝胶，该复合水凝胶有
望靶向治疗栓塞。叶志鹏等 [40] 研究了 DF-PEG 的相
对分子质量和浓度对凝胶网络黏弹性的影响。结果 图 4 聚合物封端醛 CSB 水凝胶形成机理 [41]
表明，交联程度直接影响着凝胶性能。动态交联剂 Fig. 4 Formation mechanism of polymer capped aldehyde
CSB hydrogel [41]
在凝胶网络中可能存在 4 种方式（如图 3 所示）：
分子间交联弹性链、分子内闭环链、一端交联悬挂 1.2.2 高分子多元醛交联
链和游离自由链。当 DF-PEG 浓度较小时，容易形 聚糖（如葡聚糖 [36] 、淀粉 [42-43] 、海藻酸钠 [44] 、
成分子内交联；随着 DF-PEG 浓度的增大，分子间 透明质酸 [45] 、硫酸软骨素 [46] 等）通过高碘酸钠氧化
交联增多，弹性链增多，凝胶弹性模量增加。 得到双醛聚糖（DAP），其存在多重醛基 [47] 。氧化淀
DF-PEG 分子链越长，越容易形成分子间交联，凝 粉 DAP 与羧甲基壳聚糖（CMC）氨基发生席夫碱
胶弹性增加。 交联反应，室温下 5 min 快速形成凝胶，如图 5A 所示。
DAP 交联的 CSB 水凝胶微观形貌通常是相连的多孔
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结构，储能模量 G′在 1.0×10 ~1.0×10 Pa 之间 [44-45] 。
该 CSB 水凝胶具有良好的力学性能、自愈合性能和
生物相容性，使其在细胞培养、药物缓释和组织工
程等方面具有潜在的应用。但是，由于高碘酸的氧
化性强，聚糖高分子链被氧化断裂，DAP 产品质量
不容易控制。CAO 等 [18] 首次设计合成了苯甲醛聚乙
二醇交联剂〔poly(EO-co-Gly)-CHO〕，poly(EO-co-
Gly)-CHO 交联乙二醇壳聚糖（GC）构筑了可注射
即时水凝胶，如图 5B 所示。
由以上分析可知，交联剂分子的结构、交联点
的数目、交联剂的用量可以改变交联方式、超分子
组装模式，使 CSB 水凝胶表现出不同的凝胶速度、
力学性能、微观形貌等。CSB 水凝胶的性能变化对

图 3 聚合物封端醛交联方式 [40] 其自愈合性能、药物缓释性能或其他性能可能产生
Fig. 3 Crosslinking mode of polymer-terminated aldehyde [40] 影响。