论文部分内容阅读
聚乳酸(PLA)由于具有良好的生物相容性和可降解性,被视为绿色高分子材料,广泛应用于生物医药领域,如组织支架、外科手术、伤口敷料、药物控释载体等。但是,聚乳酸材料也存在亲水性差、柔韧性差等缺陷,限制了聚乳酸材料的应用。为了解决这一问题,需对聚乳酸进行改性。化学改性是最为常见的改性方法之一,主要通过改变聚合物分子结构从而改善材料性能。聚乙二醇(PEG)也是一种生物高分子,对人体无毒副作用,具有良好的亲水性,可通过聚合反应将聚乙二醇链段引入聚乳酸分子链中,从而提高聚乳酸的亲水性和韧性,拓宽其应用范围。纳米材料性能优良,发展迅速,广泛应用于各个领域。静电纺丝法是一种能持续稳定制备微纳米材料的方法,该方法设备简单,易于操作,制备的纳米材料结构规整,尺寸均匀,具有较大的比表面积和较高的孔隙率。银离子是一种高效的抗菌成分,不仅对大多数菌种具有抑制作用,而且不会使细菌产生耐药性,常用做伤口敷料的抗菌成分。本文以改性聚乳酸为基材,通过静电纺丝法制备纳米纤维膜,将银离子负载在纤维膜上制备成抗菌材料,研究了抗菌膜的综合性能。本文的具体内容括以下三个方面:(1)通过开环聚合法合成了聚乳酸-聚乙二醇(PLA-PEG)共聚物。采FT-IR、~1H-NMR、TG、XRD、WCA和GPC对样品进行了表征。FT-IR和~1H-NMR测试表明,本实验成功合成了PEG-PLA共聚物。XRD和TG测试结果表明,改性后聚合物的结晶性和热性能均有一定程度的改变,与未改性PLA相比,结晶度降低了21%,热降解温度降低了44℃。WCA测试结果表明PEG的加入明显改善了材料的亲水性,当原料中PEG/LA=9%时,共聚物的水接触角为46.70°;通过GPC分析可知,聚合反应的最适宜温度为130℃、时间为10 h、辛酸亚锡用量为1.6%时得到的PLA-PEG分子量较高,M_w可达到5-7万,且分布较窄。(2)采用静电纺丝法,以CF/DMF=3/1为混合溶剂,制备了PLA-PEG纳米纤维膜。通过SEM对样品进行形貌表征,探讨了静电纺丝过程参数对纤维微观形貌的影响,确定最优的工艺参数。结果发现,溶液浓度、纺丝电压、溶液流速、接收距离等对静电纺丝均有较大的影响。当溶液浓度为10%、纺丝电压为15 kv、溶液流速为1.0 mL/h、接收距离为12 cm时,PLA-PEG的可纺性良好,所得纤维形貌规整均匀且直径较细,纤维的平均直径在500~600 nm之间。(3)在最佳纺丝条件下制备了PLA和PLA-PEG的纳米纤维膜,采用硝酸银溶液浸泡吸附法制备了负载Ag~+的抗菌膜。通过SEM、XPS对样品的微观形貌、表面元素进行了分析表征,通过力学测试、吸水保水性及抗菌实验对样品的性能进行评价。SEM测试发现,纤维丝直径分布均匀,丝体光滑,形貌规整。XPS分析表明,Ag~+成功负载在聚合物纳米纤维上。力学测试表明抗菌膜具有良好的力学性能,断裂伸长率、拉伸强度和最大拉伸力分别达到50%、2.13 MPa和4.83 N。吸水性和保水性测试发现,抗菌膜最大吸水率和保水率为456%和70%,表明该材料适用于制备伤口敷料。抑菌实验显示,抗菌膜对大肠杆菌和金黄色葡萄球菌具有一定的抗菌性能,最大抑菌环直径为11 mm左右,表明PLA-PEG负载Ag~+抗菌膜可达到预期的抗菌效果。