高春媛,惠明,杜小波,王正元

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院,河南鄭州450001）

γ-聚谷氨酸水凝膠制備方法和應(yīng)用研究進(jìn)展

高春媛,惠明,杜小波,王正元

（河南工業(yè)大學(xué)生物工程學(xué)院,河南鄭州450001）

γ-聚谷氨酸是一種由微生物發(fā)酵制備的氨基酸多聚物,主鏈上有很多游離羧基基團(tuán),易于修飾和交聯(lián).用γ-聚谷氨酸制得的水凝膠屬于可降解的環(huán)境友好型水凝膠,具有生物相容性、細(xì)胞安全性、較好的溶脹性和pH敏感性等優(yōu)點(diǎn),在環(huán)境保護(hù)和生物醫(yī)藥方面有廣泛的應(yīng)用.綜述了近年來γ-聚谷氨酸水凝膠的物理和化學(xué)制備方法以及應(yīng)用研究進(jìn)展,并對其未來發(fā)展進(jìn)行了展望.

γ-聚谷氨酸；水凝膠；制備方法；應(yīng)用；研究進(jìn)展

水凝膠是由線性分子鏈交聯(lián)形成的高分子三維網(wǎng)狀聚合物,能夠吸收大量水分而不溶解.親水的小分子能夠在水凝膠中擴(kuò)散,固定于水凝膠中的生物大分子活性能保持較長時(shí)間,因此大多數(shù)的水凝膠具有優(yōu)異的生物適應(yīng)性.水凝膠可以廣泛應(yīng)用于食品生物、農(nóng)林園藝、石油化工、醫(yī)療衛(wèi)生等方面[1].

但目前制備水凝膠的材料多為化學(xué)合成,其原料與制備會(huì)對環(huán)境造成一定的污染,同時(shí)制備出的產(chǎn)品在自然界中分解緩慢,這樣會(huì)對環(huán)境造成污染.此外,水凝膠在生物醫(yī)藥領(lǐng)域中得到了日益廣泛的應(yīng)用,由于生物醫(yī)藥材料的特殊要求和人們對環(huán)保問題的重視,促進(jìn)了人們對生物可降解水凝膠的研究.微生物發(fā)酵生產(chǎn)的γ-聚谷氨酸（γ-PGA）正是具有制備生物可降解水凝膠潛力的新型高分子材料.γ-PGA是一種水溶性高分子,由D-谷氨酸和L-谷氨酸通過γ-谷氨酰胺鍵聚合而成,其側(cè)鏈存在大量游離羧基,易于修飾.利用γ-PGA制備的水凝膠可完全被生物降解,無毒副作用,具有生物相容性,其原料和制備過程均不會(huì)對環(huán)境造成污染,是一種環(huán)境友好型水凝膠.此外γ-PGA水凝膠可溶漲大于其自身重量幾千倍的水,具有極其廣泛的應(yīng)用前景[2-3].

1 γ-PGA水凝膠制備方法研究進(jìn)展

1.1 物理方法

1.1.160Co-γ-射線輻射交聯(lián)法目前,制備γ-PGA水凝膠所使用的物理方法主要是60Coγ-射線輻射交聯(lián)法,Kunioka等[4]早在1993年就提出了輻照促使γ-PGA發(fā)生交聯(lián)的機(jī)制,即在γ射線作用下γ-PGA分子中的C-H鍵斷裂產(chǎn)生的亞甲基碳自由基,形成分子間的結(jié)合.

劉靜等[2]對地衣芽孢桿菌NK-03發(fā)酵合成的γ-聚谷氨酸進(jìn)行了60Coγ-射線輻射交聯(lián),制備γ-PGA水凝膠.其中最適輻射總劑量為10 kGy；最適γ-PGA溶液濃度為6%.在最適條件下形成的水凝膠中特定水含量為2 052倍.干凝膠可以吸收1 450倍去離子水、131倍人工尿、378倍人工血和198倍質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.9%的NaCl溶液.在pH值9.0時(shí)具有較強(qiáng)的溶脹能力.具有一定的耐溫保水性能和較強(qiáng)的耐壓保水性能.

1.1.2 紫外輻射交聯(lián)法除了運(yùn)用60Coγ-射線輻射交聯(lián)制備聚谷氨酸水凝膠外,目前也有人用紫外輻照的方法制備聚谷氨酸水凝膠.張超等[5]以γ-聚谷氨酸與甲基丙烯酸縮水甘油酯為原料,在紫外輻照下交聯(lián)可光聚合的大分子單體,制備水凝膠.研究表明：γ-PGA水凝膠的機(jī)械性能、交聯(lián)密度、降解速率、平均網(wǎng)格尺寸可通過調(diào)節(jié)甲基丙烯酸縮水甘油酯接枝率、大分子單體濃度來控制,不同pH值下的溶脹動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)表明該水凝膠具有一定的pH響應(yīng)性,此外γ-PGA水凝膠未顯示明顯的細(xì)胞毒性,因此有望成為新型組織工程支架材料.

1.2 化學(xué)交聯(lián)法

化學(xué)交聯(lián)法是目前使用最多的制備聚谷氨酸水凝膠的方法.交聯(lián)劑的種類有很多,有多糖、二元胺、鹵代烷、硫化物、環(huán)氧樹脂、復(fù)合鹽,還有乙二醇縮水甘油醚等等,不同的交聯(lián)劑制得的聚谷氨酸水凝膠的性質(zhì)不同,應(yīng)用也不同.下面詳細(xì)介紹一下目前以不同交聯(lián)劑制備的聚谷氨酸的工藝和特點(diǎn).

1.2.1 以化學(xué)交聯(lián)劑制得水凝膠這類交聯(lián)方法中,多是利用化學(xué)交聯(lián)劑對聚谷氨酸的羧基側(cè)鏈進(jìn)行化學(xué)修飾,通過改變聚谷氨酸的結(jié)構(gòu)性質(zhì),從而達(dá)到交聯(lián)獲得水凝膠的目的.比如對γ-PGA進(jìn)行酯化改性,使之具有一定的疏水性,這是提高γ-PGA成型加工性能的簡便而有效的方法.基本原理是對γ-PGA的α碳原子上的羧基進(jìn)行酯化,將高度親水性的羧基轉(zhuǎn)化為憎水性烷氧羰基或芐氧羰基.目前用于γ-PGA酯化反應(yīng)的試劑有鹵代烴、烷基重氮化合物,酯化反應(yīng)的類型有直接酯化法和酯交換法[6].

王嬙[7]運(yùn)用溴代正丁烷和烯丙基溴兩種試劑,對γ-PGA進(jìn)行了酯化改性.原理是用活潑的鹵族元素的化合物與γ-PGA反應(yīng)生成鹵化氫,溶液中加入碳酸氫鈉,鹵化氫在堿性條件下會(huì)生成鹵化鈉,同時(shí)γ-PGA側(cè)鏈上的羧基中的H+就會(huì)與HCO3-生成H2O和CO2,從而把鹵化物中所帶的基團(tuán)以酯鍵的方式（R1-O-R2）與γ-PGA相連接.其中使用溴代正丁烷是為了提高γ-PGA的疏水性,這樣有利于水凝膠的制備.而加入烯丙基溴的目的除了提高γ-PGA的疏水性外,由于能將其中的雙鍵引入γ-PGA分子鏈中,有利于酯化γ-PGA自身形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),增加水凝膠的吸水及保水能力.酯化后γ-PGA運(yùn)用熱敏法制備成水凝膠,以四氫呋喃作為酯溶性交聯(lián)劑的溶劑,再加入HEMA（甲基丙烯酸羥乙酯）作為交聯(lián)劑,以及偶氮二異丁腈作為引發(fā)劑,80℃油浴攪拌,即能使酯化后的γ-PGA自發(fā)形成水凝膠.經(jīng)檢測,水凝膠的吸水率能夠達(dá)到自身重量的44倍.

除了酯化外,也有報(bào)道通過γ-PGA的磺化制備出醫(yī)用生物水凝膠.Matsusaki等[8]研究了一種新型的組織工程材料γ-PGA-net-γ-PGA-S72,即由磺化的γ-PGA和72%磺化的γ-PGA（γ-PGA-S72）交聯(lián)制備而得的水凝膠.由于γ-PGA-net-γ-PGA-S72的低溶脹率和較高的磺酸基含量,因此γ-PGA-net-γ-PGA-S72凝膠的細(xì)胞粘附和增殖活性均高于γ-PGA水凝膠和磺化γ-PGA水凝膠.此外研究還發(fā)現(xiàn)γ-PGA-net-γ-PGA-S72具有高的纖維母細(xì)胞生長因子-2活性,可為纖維母細(xì)胞生長因子-2的活性提供高遷移率的γ-PGA-S72,因此可作為包含纖維母細(xì)胞生長因子-2活性的新一代組織工程材料.

徐虹等[9]研究了利用乙二醇縮水甘油醚制備聚谷氨酸水凝膠,其交聯(lián)機(jī)理為：在酸性條件下,氫離子首先與乙二醇縮水甘油醚兩端的環(huán)氧基團(tuán)結(jié)合形成氫離子化的基團(tuán),然后γ-PGA的羧基對氫離子化的環(huán)氧基親和加成進(jìn)攻,最后再脫去氫離子,整個(gè)反應(yīng)歷程為SN2類型.研究表明,當(dāng)γ-PGA的質(zhì)量濃度為12%,60℃反應(yīng)50 h,pH選擇在5.0左右,水凝膠的最大吸收率可達(dá)940 g/g,凝膠收率在95%以上.

1.2.2 以生物質(zhì)材料為交聯(lián)劑制得水凝膠目前研究中大多數(shù)用于制備聚谷氨酸水凝膠的交聯(lián)劑都是由石油中得到的,考慮到水凝膠使用后是在自然界及人體內(nèi)降解,因此不僅凝膠的主鏈?zhǔn)翘烊怀煞?所用交聯(lián)劑也應(yīng)該是天然成分,所以目前還有一類研究就是交聯(lián)劑為生物質(zhì)材料.這些可以稱為新型生物水凝膠,其中交聯(lián)劑大多為多糖,例如葡甘聚糖、殼聚糖等[10].

Murakami等[11]研究了以多種多糖（葡萄糖、麥芽三糖和環(huán)糊精）為交聯(lián)劑制備聚谷氨酸水凝膠.在二甲基亞砜水溶性中有碳化二亞胺存在下,通過酯化作用一步合成.該研究表明：以葡萄糖為交聯(lián)劑制備的水凝膠吸水率最高為3 000 g/g；以環(huán)糊精為交聯(lián)劑制備的水凝膠吸水率比相應(yīng)的線性多糖高.聚谷氨酸水凝膠的吸水率受交聯(lián)劑的含量和種類決定,這些交聯(lián)劑對水凝膠的交聯(lián)密度有很大的影響.水凝膠的水解條件為37℃,堿性條件（pH 9）,交聯(lián)劑含量越低,水解速率越高.

Chien-YangHsieh等[12]研究了以殼聚糖為交聯(lián)劑的聚谷氨酸水凝膠,熒光染色顯示交聯(lián)后的γ-PGA均勻分布在混合基體中.研究表明加入聚谷氨酸后殼聚糖表面親水性、吸水率、溶脹比和機(jī)械強(qiáng)度均有所提高,使得γ-PGA/殼聚糖混合基體具有良好的吸水性、細(xì)胞相容性和機(jī)械性能,此外研究還發(fā)現(xiàn)混合基體可以為細(xì)胞附著和增殖騰出空間,是一種非常有前途的組織工程生物材料.

2 γ-PGA水凝膠的應(yīng)用研究進(jìn)展

γ-PGA水凝膠是可以水電降解和生物降解的新型水凝膠,具有良好的親水性和生物相容性,具有廣泛的應(yīng)用.生活方面廣泛應(yīng)用于尿布衛(wèi)生巾等生理衛(wèi)生用品；環(huán)境方面可以用于污水治理、水土保濕；在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域,可用作藥物傳輸體系、藥物控釋系統(tǒng)、皮膚傷口輔料、骨科材料、生物活性分子和細(xì)胞的固定化載體等[13].

2.1 環(huán)境方面

在環(huán)境保護(hù)方面,由于γ-PGA水凝膠具有高吸水性和高保濕性,可用于土壤改良、水土保濕、沙漠治理等方面.此外,由于γ-PGA水凝膠的分子結(jié)構(gòu)中有許多活性位點(diǎn),也可作為生物絮凝劑,用于污水凈化[14].

何觀輝等[15]發(fā)明了一種利用聚谷氨酸水凝膠增進(jìn)作物、植物或種子生長和土壤更新的方法,即運(yùn)用聚谷氨酸鹽通過射線或電子束照射交聯(lián)制備出聚谷氨酸鹽水凝膠,研究發(fā)現(xiàn)含有該水凝膠和聚谷氨酸鹽的物質(zhì)可以作為生物殺蟲劑、土壤調(diào)節(jié)和更新的增濕劑、在植物葉片上噴霧的生長刺激物、移除存在于土壤中的重金屬的螯合劑、形成可溶性鈣鎂的絡(luò)合劑.

據(jù)Kunioka等[16]報(bào)道,由γ-射線輻照制得的γ-PGA水凝膠具有pH敏感性,即水凝膠體積隨著凝膠外的膨脹介質(zhì)的pH值的改變而改變.日本一家公司開發(fā)生產(chǎn)了一種以γ-PGA水凝膠為原料的新型凈化試劑（促凝劑）,用于凈化污水.在污水中加入小劑量的γ-PGA水凝膠（只占污水的2%）,同時(shí)加入聚合氯化鋁（PAC）復(fù)配使用,可達(dá)到良好的絮凝凈化效果,這樣既降低了單獨(dú)使用γ-聚谷氨酸的成本,又減輕了鋁離子對水體的污染.

2.2 醫(yī)用材料

聚谷氨基酸水凝膠作為生物醫(yī)用高分子材料,具有優(yōu)良的生物相容性、能促進(jìn)組織修復(fù)和細(xì)胞生長、降解產(chǎn)物無毒等優(yōu)點(diǎn),因此在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的藥物載體、創(chuàng)傷敷料、手術(shù)縫合線等方面有廣泛的應(yīng)用[17].

2.2.1 藥物載體γ-PGA水凝膠主鏈兩側(cè)基團(tuán)可以提供藥物交聯(lián)劑,同時(shí)能夠保留γ-PGA的靶向性及增加藥物的溶解度和穩(wěn)定性的能力,可以大大提高治療效果[18].此外γ-PGA水凝膠具備很好的緩釋和控釋性能,從而可以提高藥物的生物利用度[19].同時(shí)聚谷氨酸由于主鏈上存在大量肽鍵,在體內(nèi)極易受酶的作用,且降解產(chǎn)物無毒性,具有可生物兼容和生物降解、易被機(jī)體吸收和代謝等特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于藥物傳遞系統(tǒng)[20].

Park等[21]由殼聚糖交聯(lián)γ-PGA合成口服可控的水凝膠,該水凝膠的吸水率在pH 3～6之間有顯著變化,吸水率對pH在3～10之間的可逆變化的響應(yīng)能力在72 h內(nèi)是穩(wěn)定的.經(jīng)過交聯(lián)的殼聚糖和γ-PGA抗拉伸強(qiáng)度和彈性模數(shù)都減小了,凝膠表面有均勻的孔徑排列,孔徑大小與兩種物質(zhì)的混合比例是一致的,通過可溶于水的四唑?qū)嶒?yàn)證明水凝膠具有細(xì)胞相容性.由于結(jié)腸中藥物擴(kuò)散速率主要依賴于pH,研究發(fā)現(xiàn)可將這種γ-PGA水凝膠應(yīng)用于具有顯著pH敏感性的結(jié)腸定向藥物傳送系統(tǒng).

Matsusaki等[22]通過聚谷氨酸水凝膠實(shí)現(xiàn)了對酸性pH敏感的纖維母細(xì)胞生長因子-2（FGF-2）的可控釋放而且不改變其活性,制備的水凝膠是一種半穿插式的水凝膠網(wǎng)絡(luò)（雜凝膠）,由γ-PGA和72%磺化的γ-PGA（γ-PGA-S72）組成.該水凝膠在含有1.0μg FGF-2的Tris-HC1緩沖液（pH 7.4）中浸漬24 h可以吸收280 ng的FGF-2.包含36%（摩爾分?jǐn)?shù)）磺酸的水凝膠（S72-netgel-36）在pH 2.0～6.0范圍內(nèi)具有很好的酸性pH敏感消溶脹性.此外,由于S72-netgel-36水凝膠中的γ-PGA-S72的保護(hù)作用,從水凝膠中釋放的FGF-2的活性沒有任何改變.由于FGF-2與S72-netgel-36水凝膠中的γ-PGA-S72之間有相互作用,該水凝膠在新鮮的Tris-HC1緩沖液中37℃下孵化15 d后仍然可以保留60%的FGF-2.通過將S72-netgel-36水凝膠交替浸入pH 7.4和酸性的緩沖液中可以有效地控制對FGF-2的釋放.根據(jù)S72-netgel-36水凝膠對酸性pH敏感的FGF-2的緩釋功能,可以將其用于組織工程例如局部失血或炎癥的新生血管治療.

Rodríguez-Félix等[23]研究了由γ-PGA和聚丙烯酰胺合成的,可以用作阿莫西林緩釋材料的半穿插網(wǎng)絡(luò)水凝膠.通過試驗(yàn)確定了水凝膠組成物,pH和溫度對阿莫西林動(dòng)力學(xué)和終點(diǎn)釋放的影響.釋放動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的條件是pH為3.0和7.2,溫度為25,37和45℃,用緩沖液作為釋放介質(zhì),發(fā)現(xiàn)從水凝膠中釋放的阿莫西林的最終比例隨著溫度、pH和水凝膠制劑中γ-PGA含量的升高而升高.總的來說,水凝膠與溶液接觸可以在240min內(nèi)達(dá)到阿莫西林釋放的動(dòng)力學(xué)平衡,實(shí)現(xiàn)對阿莫西林的緩釋效用.

2.2.2 創(chuàng)傷敷料傷口愈合的過程為凝固、發(fā)炎、纖維組織增殖、膠原生成、上皮形成以及傷口收縮.傷口敷料可以保護(hù)傷口免受細(xì)菌感染,保持濕潤的愈合環(huán)境促進(jìn)細(xì)胞移動(dòng)來重建被損壞的組織,并且要易于應(yīng)用和移除以提高病人的舒適性[24].水凝膠作為敷料在現(xiàn)代創(chuàng)傷外科中的應(yīng)用非常廣泛,他們在燒傷、創(chuàng)傷、潰瘍等創(chuàng)面中發(fā)揮著重要作用.水凝膠敷料與傳統(tǒng)的敷料相比,具有良好的生物相容性和親水性,可以將創(chuàng)面滲出液吸出,同時(shí)保持創(chuàng)面清潔濕潤,更重要的是水凝膠能減少疤痕的形成,還可攜帶抗生素等藥物有一定的抑菌功效,防止感染,促進(jìn)傷口愈合.因此以水凝膠用于創(chuàng)傷敷料越來越受到人們的重視[25].目前研究發(fā)現(xiàn)聚谷氨酸水凝膠的綜合力學(xué)性能和吸水溶脹性能良好、細(xì)胞毒性低、隔菌能力強(qiáng),并有一定的藥物緩釋性能,正被人們越來越多地應(yīng)用于創(chuàng)傷敷料中[26].

Lee等[27]研究制備了一種由γ-PGA、藻朊酸鹽和殼聚糖組成的新型層狀水凝膠.所得的凝膠在溶脹比、水蒸氣傳輸率、Ca2+釋放和血液凝固活性上都有一定的特點(diǎn).該研究通過電動(dòng)細(xì)胞基質(zhì)阻抗傳感（ECIS）評(píng)價(jià)體外細(xì)胞運(yùn)動(dòng)和增殖以及鏈脲佐菌素（STZ）誘導(dǎo)的1型糖尿病大鼠驗(yàn)證水凝膠在傷口愈合方面的作用,此外還測試了組織結(jié)構(gòu)上的上皮形成和膠原沉積并評(píng)估了傷口皮膚的羥基脯氨酸水平：發(fā)現(xiàn)將該水凝膠嫁接到糖尿病大鼠的全層傷口上之后,傷口膠原的再生和上皮的形成均有所增強(qiáng),和傳統(tǒng)的藻朊酸鹽水凝膠比,該水凝膠表現(xiàn)出了更高的傷口治愈速率.

Lin等[24]研究發(fā)現(xiàn)由梔子素交聯(lián)γ-PGA和明膠形成的多功能水凝膠,可以封裝慶大霉素加速傷口愈合.溶脹率測試顯示該水凝膠與只含明膠的水凝膠相比具有較高的溶脹率和較低的皮膚黏合性.通過體外試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),該水凝膠可以結(jié)合慶大霉素有效地抑制目標(biāo)微生物,并且可以促進(jìn)成纖維細(xì)胞中I型膠原蛋白的表達(dá).共焦激光掃描顯微鏡顯示,在該水凝膠膜中培養(yǎng)成纖維細(xì)胞,可以產(chǎn)生成纖維細(xì)胞移動(dòng)且呈現(xiàn)出連續(xù)的線狀細(xì)胞支架分布狀態(tài).體外研究顯示出了含有慶大霉素的γ-聚谷氨酸/明膠水凝膠敷料（生物功能性敷料）在傷口閉合方面的潛能以及由此產(chǎn)生的臨床應(yīng)用.

2.2.3 組織工程材料Koh等[28]研究合成了能夠顯示磷灰石形成的水凝膠,羥磷灰石的形成對于具有高生物親和性的人工骨組織材料是至關(guān)重要的.試驗(yàn)通過用3-氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）改性聚谷氨酸,然后在氯化鈣溶液中處理,在γ-PGA/APTES（摩爾比）為0.5時(shí)可以形成透明的大塊水凝膠.改性的γ-PGA水凝膠可以作為可降解的骨骼再生生物支架的原料.在模擬體液條件下,將γ-PGA水凝膠浸透在氯化鈣溶液中可以加速類似骨骼的磷灰石的形成.

Lin等[29]研究出了一種具有血液相容性的γ-聚谷氨酸水凝膠.在沒有任何化學(xué)藥品處理下,通過聚合物鏈間互相貫穿的氫鍵作用,使γ-PGA和聚乙烯醇（PVA）交聯(lián)形成水凝膠.通過熱分析試驗(yàn), γ-PGA/PVA水凝膠與單純的聚乙烯醇比具有更高的熱穩(wěn)定性.盡管提高γ-PGA含量,γ-PGA/PVA水凝膠溶脹率會(huì)下降,但保水率提高了同時(shí)吸收蛋白質(zhì)和吸附血小板的量明顯下降,從而顯示出較高的血液相容性.研究發(fā)現(xiàn)γ-PGA/PVA水凝膠具有較好的持水性、機(jī)械性能和血液相容性且沒有細(xì)胞毒性,是一種非常有潛力的可與血液接觸的組織工程材料.

3 展望

γ-PGA因其具有良好的生物兼容性、生物可降解性、水溶性等特性,側(cè)鏈上存在大量游離羧基,易于修飾和攜帶生物活性基團(tuán),倍受廣大國內(nèi)外研究者的關(guān)注.通過物理或化學(xué)方法制備的γ-PGA水凝膠,不僅保留了γ-PGA本身的優(yōu)良特性,還結(jié)合了交聯(lián)劑的特性,體現(xiàn)出對溫度或pH敏感的溶脹性,以及對金屬離子親和性、對蛋白酶抗性等,可制成智能凝膠,在組織工程、藥物緩釋、污水治理等方面有很大的應(yīng)用前景.雖然人們對γ-PGA類水凝膠的研究已經(jīng)取得了一些成果,但所制備的水凝膠多停留在試驗(yàn)階段,用于實(shí)際生產(chǎn)的并不多.從物理化學(xué)角度出發(fā),研究γ-PGA類水凝膠的自由能等參數(shù)變化、快速響應(yīng)機(jī)理,以及系統(tǒng)研究水凝膠的形成、溶脹平衡、響應(yīng)時(shí)間變化等理論,還未取得突破性成果.隨著對γ-PGA研究的日益深入,用其制備的可生物降解水凝膠也將在更加廣泛的領(lǐng)域得到應(yīng)用,相信在不久的將來,人們會(huì)取得更完善的理論并研究出更多的γ-PGA類水凝膠.

[1]秦緒平.微凝膠復(fù)合高強(qiáng)度水凝膠的制備及性能研究[D].濟(jì)南：山東大學(xué),2011.

[2]劉靜,金映虹,楊超,等.利用60Coγ-射線制備微生物聚谷氨酸類吸水劑及其吸水性能研究[J].離子交換與吸附,2007,23（2）：129-136.

[3]KuniokaM,ChoiH J.Hydrolytic degradation andmechanicalpropertiesofhydrogelsprepared frommicrobialpoly（aminoacid）s[J]. Polymer Degradation and Stability,1998,59（1/3）：33-37.

[4]Kunioka M.Propertiesofhydrogels prepared byγ-irradiation inmicrobialpoly（γ-glutamic acid）aqueous solution[J].Kobunshi Ronbunshu,1993,50：755-760.

[5]張超,曾雯,李皓,等.聚谷氨酸水凝膠的制備與性能研究[C]//廣東省生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)會(huì)成立32周年紀(jì)念大會(huì)暨2012廣州（國際）生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)術(shù)大會(huì)論文集.廣州：[出版者不詳],2012：172-175.

[6]王軍,邵麗琴.γ-聚谷氨酸的合成、化學(xué)修飾及其應(yīng)用進(jìn)展[J].化學(xué)與生物工程,2008,25（4）：17-20.

[7]王嬙.高聚合粘度γ-多聚谷氨酸產(chǎn)生菌的誘變篩選及其水凝膠的制備和研究[D].成都：四川大學(xué),2007.

[8]Matsusaki M,Serizawa T,Akashi M.The cytokine-activated activity of heparin-inspired poly（γ-glutamic acid）-sulfonate for tissueengineering[C]//Transactions-7thWorld BiomaterialsCongress.Sydney：[s.n.],2004：1540-1543.

[9]徐虹,歐陽平凱.生物高分子—微生物合成的原理與實(shí)踐[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2010：18-86.

[10]姚路,吳駿,何欣芝,等.γ-聚谷氨酸接枝魔芋粉超吸水材料制備[J].化學(xué)工程與裝備,2012（9）：4-6,11.

[11]Murakami S,Aoki N.Bio-based hydrogels prepared by cross-linking of microbial poly（γ-glutamic acid）with various saccharides[J].Biomacromolecules,2006,7（7）：2122-2127.

[12]Hsieha C Y,Tsaia S P,Wanga D M,et al.Preparation ofγ-PGA/chitosan composite tissue engineering matrices[J]. Biomaterials,2005,26（28）：5617-5623.

[13]疏秀林,施慶珊,歐陽友生,等.γ-聚谷氨酸改性技市及高附加值應(yīng)用研究進(jìn)展[J].精細(xì)與專用化學(xué)品,2011,19（10）：4-10.

[14]姚軍,徐虹.生物絮凝劑聚谷氨酸絮凝性能研究[J].生物加工過程,2004,2（1）：35-39.

[15]何觀輝,楊頭雄,楊正.增進(jìn)作物、植物或種子生長和土壤更新的方法：中國,200610138655.0[P].2006-11-08.

[16]Kunioka M.Biodegradablewater absorbentsynthesized from bacterial poly（amino acid）s[J].Macromolecular Bioscience,2004,4（3）：324-329.

[17]蔡紅兵.電活性聚谷氨酸水凝膠的合成及表征[D].南昌：南昌大學(xué),2012.

[18]Hashida M,Akamatsu K,Nishikawa M,et al.Design of polymeric prodrugs of PGE for cell-specific hepatic targeting[J]. Pharmazie,2000,3：202-205.

[19]Bhatt R,Devries P,Jpeter K,et al.Polyglutamic acid-camptothecin conjugates and methods of preparation：US,7173041[P]. 2007-02-06.

[20]Lee Y G,Kang H S,Kim M S,et al.Thermally crosslinked anionic hydrogels composed of poly（vinyl alcohol）and poly（γ-glutamic acid）：Preparation,characterization,and drug permeation behavior[J].Journalof Applied Polymer Science,2008,109（6）：3768-3775.

[21]Park BG,KangHS,LeeW,etal.ReinforcementofpH-responsiveγ-poly（glutamic acid）/chitosan hydrogel fororallyadministrable colon-targeted drug delivery[J].JournalofApplied Polymer Science,2013,127（1）：832-836.

[22]MatsusakiM,AkashiM.Novel functionalbiodegradable polymer IV：pH-sensitive controlled release of fibrolastgrowth factor-2 from a poly（γ-glutamic acid）-sulfonatematrix for tissue engineering[J].Biomacromolecules,2005,6（6）：3351-3356.

[23]Rodríguez-FélixDE,Pérez-MartínezCJ,Castillo-OrtegaMM,etal.pH-and temperature-sensitivesemi-interpenetratingnetwork hydrogels composed of poly（acrylamide）and poly（γ-glutamic acid）as amoxicillin controlled-release system[J].Polymer Bulletin,2012,68（1）：197-207.

[24]Lin Y H,Lin JH,Peng SF,et al.Multifunctional gentamicin supplementation of poly（γ-glutamic acid）-based hydrogels for wound dressing application[J].JournalofApplied Polymer Science,2011,120（2）：1057-1068.

[25]王淑芳,洪彥航,張明睿,等.γ-聚谷氨酸水凝膠的制備及其用于創(chuàng)傷敷料的探索[C]//2011年全國高分子學(xué)術(shù)報(bào)告會(huì)論文摘要集.大連：[出版者不詳],2011：761-765.

[26]Wang C C,Su C H,Chen JP,et al.An enhancement on healing effect of wound dressing：Acrylic acid grafted and gammapolyglutamic acid/chitosan immobilized polypropylene non-woven[J].Materials Science and Engineering C,2009,29（5）：1715-1724.

[27]Lee Y H,Chang JJ,Yang M C,et al.Acceleration ofwound healing in diabetic rats by layered hydrogeldressing[J].Carbohydrate Polymers,2012,88（3）：809-819.

[28]Koh M Y,OhtsukiC,MiyazakiT.Modification ofpolyglutamic acid with silanolgroupsand calcium salts to induce calcification in a simulated body fluid[J].JournalofBiomaterials Applications,2011,25（6）：581-594.

[29]Lin W C,Yu D G,Yang M C.Blood compatibility of novel poly（γ-glutamic acid）/polyvinyl alcohol hydrogels[J].Colloids and Surfaces B：Biointerfaces,2006,47（1）：43-49.

（責(zé)任編輯：鄧天福）

Research advances of preparation methods and app lications of poly（γ-glutam ic acid）hydrogel

Gao Chunyuan,HuiMing,Du Xiaobo,Wang Zhengyuan
（CollegeofBiologicalEngineering,Henan University of Technology,Zhengzhou 450001,China）

Poly（γ-glutamic acid）（γ-PGA）is an amino acid polymer produced by Bacillus subtiliswith many free carboxyl groups in themain chain,and can be modified and crosslinked easily．The hydrogels prepared fromγ-PGA are biodegradable and environment-friendly hydrogels with biocompatibility and cell security,and it was applied widely in the areas of environmental protection and biomedicine．Recent progress of the preparations,by the physical and chemicalmethods,and applicationswere summarized．Their developments in the futurewere predicted．

poly（γ-glutamic acid）；hydrogel；preparationmethods；applications；advances

O636.9

A

1008-7516（2013）03-0024-06

10．3969/j．issn．1008-7516．2013．03．005

2013-4-20

高春媛（1990-）,女,河北邢臺(tái)人,碩士研究生．主要從事發(fā)酵工程研究．

惠明（1969-）,男,河南南陽人,博士,副教授．主要從事工業(yè)微生物與發(fā)酵工程研究．