静电纺丝法制备POC/PLA纳米纤维材料的研究

来源 :东华大学 | 被引量 : 8次 | 上传用户:zhangyili164958807
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组织工程是与人类生命健康息息相关的一门新兴学科,它的出现和发展,为组织缺损的修复和组织再生提供了一种新的有效方法。静电纺丝技术是制备纳米纤维材料的最简便的方法之一。其制备工艺简单、设备造价低廉,所纺纳米纤维具有高的比表面积和孔隙率,而且可以模拟细胞外基质(ECM)的结构,为细胞的生长提供一个良好的环境。此外,还可以通过设计不同的接收装置,以满足不同的组织结构的需求。然而,尽管静电纺丝技术具有以上众多的优点,但其制备的纳米纤维膜力学性能普遍较低、伸展性差等限制了其在组织工程中的应用。鉴如此,如能利用静电纺丝技术制备出一种力学性能优良、伸展性能优异的纳米纤维材料,将在组织工程领域具有非常广阔的应用前景。因此,本论文基于静电纺丝技术,从POC/PLA纳米纤维材料的制备、性能评测及其在药物缓释方面的应用三个方面着手,研究内容主要包括:1.采用柠檬酸、1,8-辛二醇为反应单体,通过熔融聚合法合成聚1,8-辛二醇-柠檬酸酯(POC)弹性体,并利用该弹性体与聚乳酸(PLA)采用不同的配比(POC/PLA:10/90、25/75、40/60)共混溶解于六氟异丙醇(HFIP)当中配备成静电纺丝溶液,通过静电纺丝法在自制的装置上实现poc/pla纳米纤维的制备,并设计正交实验完成了poc/pla静电纺丝工艺参数的优化。结果表明,影响纤维平均直径的因素依次为:溶液浓度>负载电压>接收距离>给液速率,影响纤维直径标准差的因素依次为:负载电压>溶液浓度>接收距离>给液速率。并最终确定纺丝工艺参数:溶液浓度为12%,负载电压为15kv,接收距离为12cm,给液速率为1.0ml/h。2.利用poc与pla以一定的比例(poc/pla:10/90、25/75、40/60)混合溶解于hfip当中,得到质量分数为12%(w/v)的溶液,以最终确定的纺丝工艺参数,利用静电纺丝法在自制的静电纺丝装置上制备了poc/pla纳米纤维材料。利用扫描电镜(sem)、傅里叶红外光谱仪(fitr)、热重分析仪(tga)、差示扫描量热仪(dsc)水接触角测量仪和拉伸强度仪对该材料进行了性能表征,并对poc/pla纳米纤维材料进行了体外降解实验,考察了poc与pla不同的混合比例对纳米纤维材料降解速率的影响。结果表明,poc、pla以物理共混的方式均匀地混合在一起,且随着poc/pla纳米纤维材料中poc质量分数的增加,静电纺丝纳米纤维的直径逐渐减少,热稳定性有所下降,亲水性逐渐增加,降解速率加快。此外,随着poc/pla纳米纤维材料中poc质量分数的增加,该纳米纤维材料的力学性能发生了突破性变化,其拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量都得到了显著的提升。3.采用阿司匹林(as)与静电纺poc/pla(25/75)纳米纤维材料组成载药体系,分别利用1%、5%、10%的as与poc/pla(25/75)纺丝液共混进行静电纺丝制备了POC/PLA/AS纳米纤维材料,利用SEM、FITR和TGA对该材料进行了性能表征,并对POC/PLA/AS纳米纤维材料进行了药物缓释实验,研究了释药的规律以及不同载药量对药物缓释性能的影响,并分析探讨了药物载体POC/PLA纳米纤维材料对药物释放性能的影响和原理。结果表明,AS的加入并未改变原有静电纺纳米纤维材料分子链的内部结构,AS与POC、PLA只是以物理共混的方式结合在一起。AS被很好地包埋在纤维之中,且随着AS含量的增加,纤维的直径越来越细而均匀,直径的分布也越来越窄。而且随着AS含量的增加,静电纺载药POC/PLA纳米纤维材料的热稳定性有所降低。药物载体POC/PLA纳米纤维材料对AS有很好的缓释作用,延缓了其在释放介质中的释放。随着AS质量分数的增加,其释放速率依次增大,即AS 10%>AS 5%>AS 1%。
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