壳聚糖基多孔膜的制备及其结构与性能的研究

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可生物降解的合成高分子因具有性能可控、无免疫排斥反应以及生物相容性好等优点而被广泛用于生物医学领域。壳聚糖(CS)聚乙烯醇(PVA)、聚乳酸(PLA)就是目前应用较广的几种可生物降解高分子。壳聚糖具有良好的可生物降解性、抑菌性、止血和止痛、加速伤口创面愈合等功能;聚乙烯醇因其良好的亲水性和易成膜性多经共混用于改善其他高分子的性能;聚乳酸在人体内的降解性和降解产物的高度安全性相继得到人们的确认。因此,本文以壳聚糖为基体,与另外两种高分子共混制备多孔膜材料,综合三种高分子的优点,制备了性能更佳,具有较大应用潜力的医用生物膜材料。本文分别采用相转化法、致孔剂法及冷冻干燥法制备了纯壳聚糖膜,通过对比发现冷冻干燥法较另外两种方法成孔工艺更简单,形成的孔洞数量多且均匀。基于此,文中在随后的实验中采用冷冻干燥技术,分别制备了不同比例的CS/PVA、CS/PLA和CS/PVA/PLA共混膜,通过测定多孔膜的吸湿性、透湿性、孔隙率、力学性能评价了壳聚糖基共混膜的常规物理性能,采用红外光谱、热分析、扫描电镜等,系统研究了材料的微观结构、降解性能。研究结果表明:二元及三元共混膜的吸湿性、透湿性、孔隙率都较纯壳聚糖有所改善,且在保持壳聚糖含量在一定的范围内,随着壳聚糖含量的减少而增强。不同比例的CS/PVA共混膜,共混膜的断裂强力因PVA的加入得到提高,而断裂伸长率呈单调递增的趋势;比较CS/PLA各比例下的共混膜的机械性能,共混膜的断裂强力随壳聚糖比例的减少而先增加后减小,伸长率则呈下降趋势。综合各项性能,壳聚糖含量为60%的CS/PVA及CS/PLA共混膜的综合性能最佳。三元膜的断裂强力较纯壳聚糖得到提高,断裂伸长有轻微损害但随着PVA比例增加而得到改善。在实际应用中,通过调整各种高聚物的配比可以改善膜的脆性和柔韧性。FTIR结果显示,CS与PVA相容性较好且两种分子间存在较强的相互作用力;CS/PLA和CS/PVA/PLA共混膜在壳聚糖含量降低为50%后,逐渐出现相分离。DSC分析表明二元及三元共混膜的热分解温度主要依赖不同组分的比例。CS/PLA与CS/PVA/PLA的体外降解实验表明,PVA在用于制备降解型生物材料时,能抑制或延缓材料的降解速度;SEM图片表明三种共混膜均形成了疏松的多孔结构,断面为片层结构,孔的形态、数量根据共混物的不同质量比例而发生变化,这种结构在生物医用领域,如伤口敷料、人造皮肤等将拥有广阔的应用前景。
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