聚乳酸多孔微球/微纤/薄膜的制备及应用

来源 :杭州师范大学 | 被引量 : 1次 | 上传用户:ruiping009
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作为材料领域的重要分支,多孔材料具有低密度、高比表面积等特性,广泛应用于高效选择性吸附和分离等领域;鉴于此,广大学者致力于发展提高多孔材料比表面积的新策略。将多孔材料在某一个(或几个)方向上限定尺寸,以获得多孔微球、多孔纤维或多孔薄膜不仅是实现上述目的的重要手段,而且能够满足多种多样的实际应用要求。基于PLLA良好的生物相容和环境友好特性、PEO的水溶性和结晶性能以及二者特殊的相容性,本工作选择其共混体系为例,通过静电喷雾、静电纺丝和旋涂等方法,辅以刻蚀手段,成功制备了PLLA多孔微球、纤维以及薄膜。我们的设计结合了“自上而下”的硬模板法(静电喷雾、静电纺丝、旋涂薄膜)与“自下而上”的软模板法(两相高分子的相行为)。通过上述两种模板,实现了对孔结构的有效调控。并采用扫描显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)等表征了多孔材料微观结构,以X射线衍射仪(XRD)、示差扫描量热仪(DSC)等结果为基础,研究在受限环境下PLLA/PEO共混物的相分离、结晶及其对应的多孔结构形成机制。根据特性,分别探究了PLLA多孔材料在吸附、分离和形状记忆方面的应用。1.PLLA多孔微球的静电喷雾法制备及其在药物负载方面的应用:通过PLLA/PEO氯仿共混溶液静电喷雾(三维受限)的方式,探索了静电喷雾条件和溶液参数对微球形貌的影响规律,确定了最适宜的条件,并获得了形状规则的PLLA/PEO微球;其中,PEO快速的结晶将PLLA排出,导致PLLA和PEO双连续结构的产生;在此基础上,通过选择性溶剂(水)去除PEO,成功制备了PLLA多孔微球;建立了一种单分散纳米多孔微球制备的新策略;以牛血清蛋白作为模型物检测了所得PLLA多孔微球吸附药物的能力;结果表明,微球吸附作用对水溶液pH表现出敏感性,且在pH为5时,吸附量和包埋率最高;2.PLLA多孔纤维的静电纺丝法制备及其在吸附、分离以及负载方面的应用:通过PLLA/PEO氯仿共混溶液静电纺丝(二维受限)的方式,获得了均匀的PLLA/PEO纤维;在PEO结晶过程中排出PLLA,形成结晶/非晶的双连续结构,水刻蚀去除PEO相致纤维成孔;通过电纺条件和两相高分子比例,实现了纤维薄膜两级孔隙结构的有效调控;该薄膜较高的比表面积(42.09m2/g)和疏水亲油特性,使其能吸附自身重量166倍的甲基硅油;纤维间完全开放的孔结构协同纤维内部高度连续通孔能使纤维薄膜仅凭重力作用即可高效分离油水乳液,通量高达1.36×104±423 L·m-2·h-1;通过硼氢化钠还原硝酸银在微纤开孔结构上成功负载银纳米粒子,所得材料表现出优异的抗菌性能;3.PLLA多孔薄膜的旋涂法制备及其在形状记忆方面的应用:以旋涂(一维受限)方法,经PEO的选择性去除(水刻蚀),成功制备了多孔PLLA薄膜。溶液浓度、旋涂速度及共混组成,能有效控制多孔PLLA薄膜的孔尺寸。该孔结构的形成主要归结为PLLA和PEO在旋涂过程中的相分离行为。所得多孔薄膜中,PLLA微晶和PLLA无定形部分分别起到“形状固定相”和“形状回复相”的作用,因而表现出良好的形状记忆性能,且回复速度快,形状固定率和形状回复率接近100%。更为重要的是,孔形状变化与宏观的形变一致。因此,我们建立了一种制备可拉伸、可回复、宏观样品与微观孔结构等比例形变多孔形状记忆材料的新策略。
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