PGA、PLA、PGLA纤维表面改性及其对纤维性能的影响

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生物医用高分子材料被广泛应用于生物学、医学领域。当高分子材料长期或临时与人体接触时,生物体可能发生炎症、致癌、血栓等生物反应,这取决于材料表面与生物环境之间的相互作用。对高分子材料进行表面改性,可大幅度改善高分子材料与生物体的相容性。在生物医用可降解材料领域,PGA、PLA、PGLA是目前国内外应用较多的合成高分子材料。PGA材料生物相容性较好,但是在人体内降解速率过快,无法满足在人体内的力学要求。PLA材料的降解速率较慢,能满足在人体内的力学要求,但是其亲水性较差,不利于细胞的黏附与增殖。PGLA材料在生物医用领域显示出了良好的应用潜力,但存在强疏水性、表面缺乏细胞可识别的位点等缺点,影响了细胞在材料上的黏附和增殖,从而限制了其在组织工程中的应用。本文采用碱处理、氧化处理以及超声波处理方法,对PGA、PLA、 PGLA纤维进行表面改性,其中碱处理试剂为NaOH,氧化处理选用NaClO,K2Cr207和H202三钟,试剂。通过改性前后纤维性能的对比,研究碱处理及其工艺参数对纤维基本性能和降解性能的影响,并初步探索氧化处理和超声波处理及其工艺参数对纤维基本性能的影响。同时,分别采用细胞增殖图像分析法和MTT法测定改性后纤维的体外细胞毒性,研究各种改性方法对纤维生物相容性的影响。试验结果表明:碱处理后,PGA、PLA、PGLA纤维部分水解,分子链断裂。PGA和PGLA纤维的断裂强力损失较大,PLA纤维的断裂强力损失较小。PGA纤维的水接触角减小,亲水性能改善,PLA和PGLA纤维的水接触角增大,亲水性能变差。PGA和PGLA纤维的熔点略微降低,结晶度增大,表面粗糙,均匀性变差,PLA纤维的熔点略微升高,结晶度减小,表面凸纹增多,不匀性增大。PGA和PGLA纤维的降解速率增大,PLA纤维的降解性能变化较小。碱处理后,PGA、PLA、 PGLA纤维的细胞增殖率较小,生物相容性良好。随着NaOH处理时间的增加,PLA纤维的断裂强力逐渐降低,水接触角先增大后减小。随着NaOH质量分数的增加,PGLA纤维的断裂强力逐渐降低,水接触角先增大后减小。碱处理工艺中,NaOH处理时间与NaOH质量分数存在一定的等效关系。碱处理工艺参数的变化对纤维降解性能的影响较小,无明显规律。NaClO处理后,PGA、PLA、PGLA纤维部分水解,分子链断裂。PGA和PGLA纤维的断裂强力损失较大,水接触角减小,结晶度减小,亲水性能改善。PLA纤维的断裂强力损失较小,水接触角减小,结晶度减小,亲水性能改善。NaClO处理后,PGA、PLA、PGLA纤维的细胞增殖率较小,生物相容性良好。随着NaClO处理时间或NaClO质量分数的增大,PGA和PGLA纤维的断裂强力逐渐减小,PLA纤维的断裂强力呈波动趋势且变化较小。PGA,PLA和PGLA纤维的水接触角均呈波动趋势。K2Cr2O7处理后,PGA、PLA、PGLA纤维部分水解,分子链断裂。PGA和PGLA纤维断裂强力损失较小,水接触角增大,结晶度减小,亲水性能变差。PLA纤维断裂强力损失较小,水接触角减小,结晶度减小,亲水性能改善。K2Cr2O7处理后,PGA、PLA、PGLA纤维的细胞增殖率较小,生物相容性良好。随着K2Cr207处理时间的增加,PGA,PLA和PGLA纤维的断裂强力以及水接触角均呈波动趋势,K2Cr207处理时间对纤维基本性能的影响较小,无明显规律。H202处理后,PGA、PLA、PGLA纤维部分水解,分子链断裂。PGA,PLA和PGLA纤维断裂强力损失较小,水接触角增大,结晶度减小,亲水性能变差。H202处理后,PGA、PLA、PGLA纤维的细胞增殖率较大,生物相容性良好。随着H202处理时间的增加,PGA,PLA和PGLA纤维的断裂强力以及水接触角均呈波动趋势,且纤维的断裂强力变化较小,水接触角变化的总趋势为增大。超声波处理后,PGA、PLA、PGLA纤维部分大分子链被击断,大分子进行重组,产生新的活性基团。PGA,PLA和PGLA纤维断裂强力略微减小,接触角增大,结晶度减小,亲水性能变差。超声波处理后,PGA、PLA、PGLA纤维的细胞增殖率较大,生物相容性良好。随着超声波处理时间的增加,PGA,PLA和PGLA纤维的断裂强力先减小后增大,水接触角呈波动趋势。
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