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静电纺丝是一种简便易行、可以直接从聚合物溶液制备微纳米级连续纤维的方法。该法制得的超细纤维,具有比表面积大、孔隙率高的优点,可作为组织工程支架及生物医用材料。
本论文以具有良好生物相容性、生物可降解性的左旋聚乳酸(PLLA)、聚己内酯(PCL)、聚乙二醇(PEG)和羟基磷灰石(HA)为原料,采用静电纺丝技术成功制备了两类聚合物纤维膜。在优化的静电纺丝工艺条件下(电压20kV,接收距离15cm,流量1.5 ml/h),研究纤维膜的结构及性能,研究了聚合物纤维膜的热稳定性、结晶性、力学性能、亲水性和降解性。论文的研究内容和主要结果如下:
(1)将PLLA、PCL和PEG溶入氯仿和甲醇的混合溶剂中,构成聚合物共混溶液,采用静电纺丝技术制备了PLLA/PCL/PEG共混纤维膜。考察了溶剂的体积比、共混物共混质量比、溶液浓度对共混纤维膜表面形貌的影响。当CHCl3与CH3OH体积比为3/1、PLLA/PCL/PEG共混质量比为2/2/1、溶液浓度为10 wt%,共混纤维的表面形貌最佳。利用热重(TGA)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)等研究了共混纤维膜的热稳定性和结晶性。并研究其力学性能、亲水性及表面收缩率。结果说明提高了共混纤维膜的拉伸强度、杨氏模量、亲水性能和降解性,减缓了纤维膜表面收缩。
(2)采用滚轴接收装置制备了排列整齐的PLLA/PCL/PEG共混纤维膜。研究结果表明:PEG的含量不仅对有序纤维的直径有较大程度的影响,而且有序纤维膜的性能也有很大程度的影响。随着PEG含量的增大,有序纤维的直径逐渐增大,同时共混纤维膜的热稳定性、结晶性和亲水性提高,而纤维膜的拉伸强度和断裂伸长率降低。有序纤维膜的失重率随着PEG含量的增加而增大,共混纤维膜的降解性逐渐增强。
(3)采用静电纺丝技术制备了有序电纺PLLA/PCL/HA复合纤维膜。考察了HA在聚合物中的含量对纤维膜表面形貌的影响以及力学性能、亲水性、收缩率、降解性能的影响。研究结果表明:当HA的含量增大时,纤维的直径没有明显的影响,但纤维的竹节形状更为显著。随HA含量的增加,纤维膜的杨氏模量、拉伸强度、断裂伸长率减小;而纤维膜的亲水性、降解性随着HA的含量的增加而逐渐增强。