PGLC及其复合电纺膜的制备与性能表征

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可降解脂肪族聚酯具有良好的组织相容性、良好的力学性能等优势,已在生物医用领域得到广泛的应用,如手术缝合线、组织工程支架、药物载体等。然而,由一种单体组成的聚合物其理化性能比较单一,降解速度难以进行调控,如聚乙醇酸是一种结晶型且非常硬的材料,聚己内酯则是一种降解较慢的软性材料。通过将具有不同特性的单体共聚,可以对聚合物的性能进行调节,弥补单一均聚物的缺点,如在聚乳酸或聚乙醇酸中引入己内酯单元,可以显著改善共聚物的柔韧性;在聚乳酸中引入乙醇酸单元,可对聚合物的降解时间进行调控。  本文通过调节乙交酯(GA)、丙交酯(LA)和己内酯(CL)三种单体投料比,采用辛酸亚锡为催化剂,熔融开环聚合得到聚(乙交酯-丙交酯-己内酯)三元共聚物(PGLC)。采用核磁共振氢谱、傅里叶红外光谱对聚合物化学结构及组成比例进行表征发现,产物组成比与投料比并未呈现明显差异;对聚合物粘度测试发现,在同样合成温度与合成时间下,聚合物分子量受投料比影响,GA单体投料比增高,聚合物分子量降低;通过差示扫描量热仪(DSC)对聚合物热力学性质进行表征发现,聚合物玻璃化转变温度与通过Fox方程计算值相符合,即可通过调节投料比得到期望玻璃化转变温度的聚合物;通过力学测试表征,结果证明合成的聚合物具备一定的力学强度,且柔韧性能较好。  为进一步改善制品的柔软性能,采用高压静电纺丝方法制备PGLC电纺膜。本文采用碳酸二甲酯与N,N-二甲基酰胺混合为溶剂,对聚合物进行静电纺丝,得到PGLC电纺膜。不同比例PGLC均能较好地进行静电纺丝,得到的电纺膜纤维无串珠出现,直径较为均匀,但因分子量和浓度不同,直径分布有所差异。PGLC电纺膜材料由于加工过程中,纤维在静电力下拉伸,存在应力,当材料在浸泡时,水分子等浸入,纤维松弛,电纺膜收缩,尺寸稳定性较差,收缩率甚至大于50%;在80℃下,对电纺膜进行真空退火2h,纤维松弛,应力消除,电纺膜材料收缩率降低至5%以内。此外,退火后电纺膜材料力学强度也有所提高。  材料生物应用过程中,其生物降解速率及降解过程中性能的变化非常重要。本文比较了模塑压片法制备的致密材料与静电纺丝法制备的多孔纤维膜材料的降解性能。致密样品由于水分子渗入材料后,在样品内部产生的降解产物包裹于材料内,生成的端羧基产物不能及时渗出,使得材料出现自加速降解过程,后期材料碎片断裂,伴随pH值的迅速变化,为本体降解模式。而电纺膜材料由于尺寸效应及比表面积大,材料降解速率较为恒定,区别于本体降解,为表面降解模式。电纺膜的表面降解模式有效缓解了聚酯类材料可能出现的酸性产物突释现象,减少炎症发生的几率,对机体局部环境影响较小,相对更适用于术后粘连预防等生物医用领域。  HA几乎存在于体内所有的细胞外基质中,且一直被应用于预防粘连的发生。由于透明质酸降解快,在体内存留时间短,不能较长时间在创面上维持较高的药物浓度,作为防粘连基材,影响防粘连效果。采用1-[3-甲氨基丙基]-3-乙基碳二亚胺(EDC)对HA进行交联,可生成稳定的交联衍生物,反应消耗掉能与HA酶结合的位点HA-COOH,延长HA的降解时间。将交联后HA与PGLC电纺膜复合,得到复合电纺膜。  最后,对PGLC流延膜、电纺膜及复合膜三者进行了生物学实验对比,本实验中,三者并未呈现出明显细胞生长增差异,复合电纺膜材料生物相容性较好。
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