醛-亚胺-壳聚糖水凝胶的构筑及性能研究进展

壳聚糖是自然界中唯一的碱性多糖，分子链上丰富的氨基可以被进行各种各样的化学修饰。其中，壳聚糖氨基与羰基化合物缩合反应制备的席夫碱，在生物、催化、传感、水处理等众多领域得到广泛应用。动态亚胺键（又称席夫碱键）具有pH响应性、可逆性和生物活性等，因此，亚胺键交联构筑的水凝胶可能被赋予许多新的功能。近几年来，醛-亚胺-壳聚糖（CSB）水凝胶的构筑、性能及应用研究受到广泛关注。《醛-亚胺-壳聚糖水凝胶的构筑及其性能研究进展》对CSB水凝胶的构筑方法、机理以及自愈合性能、药物缓释性能、抗菌性能、荧光性能和导电性能等进行了综述。摘要：动态亚胺键（又称席夫碱键）具有pH响应性、可逆性和生物活性等，因此，亚胺键交联构筑的水凝胶可能被赋予许多新的功能。壳聚糖是自然界中唯一的碱性多糖，分子链上丰富的氨基为醛-亚胺-壳聚糖（CSB）水凝胶的构筑提供了可能。近年来，CSB水凝胶的构筑和应用受到关注，其中，醛类交联分子的结构和交联点的设计成为研究热点之一。该文按照醛类交联分子的结构特点，对CSB水凝胶的构筑方法、机理以及自愈合性能、药物缓释性能、抗菌性能、荧光性能和导电性能等进行了综述。指出设计合成生物相容性好、多功能醛类交联剂及提高CSB水凝胶的力学性能、自愈合性能和刺激响应性能是CSB水凝胶的重要研究方向。结论动态亚胺键交联制备的CSB水凝胶，不仅具有良好的力学性能、溶胀性能、pH响应性能、荧光性能而且具有自愈合性能、抗菌性能、药物缓释性能等，在药物缓释、生物荧光材料、3D打印等方面具有广阔的应用前景。各种醛交联壳聚糖构筑CSB水凝胶展现出各种优势，也存在着许多不足。单醛CSB水凝胶制备方法简单，构筑机理明确，产品质量容易控制。凝胶具有良好的自愈合性能、抗菌性能、药物缓释性能和荧光性能等。然而，该凝胶机械强度较低、自愈合速度慢。小分子多元醛CSB水凝胶力学性能好、自愈合速度快和具有多重响应性，但是分子合成比较麻烦。氧化聚糖DAP构筑的CSB水凝胶生物相容性好，凝胶速度快，在药物缓释、局部治疗、3D打印等方面具有潜在的应用。问题在于，聚糖被高碘酸钠氧化的过程中，其分子链被氧化断裂，产品质量不稳定。尽管CSB水凝胶的研究受到较多关注，但是仍有许多问题需要解决：（1）CSB水凝胶的溶胀性能、自愈合性能和药物缓释性能与凝胶力学性能密切相关。壳聚糖的相对分子质量和脱乙酰度等性质可能会直接影响其交联度和力学性能，因此，壳聚糖分子性质对CSB水凝胶功能性质的影响需要进行研究，目前未查到相关报道。（2）目前市面上的壳聚糖抑菌或修复水凝胶多是纯的壳聚糖或羧甲基壳聚糖凝胶，该凝胶机械强度较差而且没有自愈合性能。CSB水凝胶具有强的抑菌性能、良好的自愈合性能和药物缓释性能等；CSB水凝胶制备方法简单，容易产业化。加快CSB水凝胶的生物相容性和毒性研究有望在生物医药方面进行工业化应用。（3）醛类交联剂的结构和交联位点的设计直接影响着壳聚糖水凝胶的凝胶速度、机械性能和响应性能，开发电、磁、pH等多重响应的自愈合CSB水凝胶在局部治疗、靶向释药、人造电子皮肤以及神经修复等方面有很好的应用前景。（4）