胶原/壳聚糖复合材料的制备及性能研究

来源 :齐鲁工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:dalianmaowh
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胶原蛋白和壳聚糖均是从动物体中提取的天然高分子材料,具有优异的生物降解性和生物相容性,在生物医药领域具有广泛的应用。但是,胶原蛋白存在机械强度低、亲水性强等性能缺陷,壳聚糖也存在加工成型性差、亲水性差、早期粘附性差等缺陷。将胶原蛋白和壳聚糖进行复合,可以在一定程度上改善二者的性能缺陷,目前对胶原蛋白和壳聚糖进行复合改性是医用材料研究领域的热点。本文首先采用物理共混法制备胶原/壳聚糖复合材料,并对其性能进行了研究,重点采用水性聚氨酯嵌段对胶原蛋白和壳聚糖进行复合改性,研究了复合物的性能,并与物理共混法制备的胶原蛋白/壳聚糖复合材料的性能进行了比较研究。  本研究主要内容包括:⑴采用溶剂挥发物理法,制备了系列胶原蛋白/壳聚糖共混材料,红外光谱分析表明:共混材料中胶原蛋白和壳聚糖之间有较强的相互作用。随着壳聚糖含量的减小,胶原蛋白/壳聚糖共混溶液的黏度逐渐减小。共混膜具有较好的亲水性和降解性。共混膜玻璃化转变温度低于胶原蛋白和壳聚糖的玻璃化转变温度。胶原蛋白/壳聚糖共混膜的断面比壳聚糖膜的断面更加整齐光滑,脆性更大。⑵以2,4-甲苯二异氰酸酯(TDI)、聚醚二元醇(DL-2000)以及酒石酸为原料,首先制备出水性聚氨酯弹性体,然后将水性聚氨酯弹性体与胶原蛋白交联反应合成端异氰酸酯基的预聚体,再与壳聚糖进行交联反应,得到胶原蛋白/壳聚糖复合材料。红外光谱表明胶原蛋白与壳聚糖之间建立了稳定的化学结合。当胶原蛋白的含量为17%时,复合乳液的稳定性最好。随着壳聚糖含量的增加,乳液的黏度先减小后增加。⑶随着壳聚糖含量的增加,化学交联的胶原蛋白/壳聚糖复合膜的玻璃化转变温度逐渐增加,其中TCCPU32的玻璃化转变温度为85.3℃,TCCPU35的玻璃化转变温度为108.6℃。⑷干态化学交联胶原/壳聚糖复合膜的拉伸强度最大可达22MPa,湿态化学交联胶原/壳聚糖复合膜的断裂伸长率最大可达132%,具备了较好的力学性能。随着壳聚糖含量的增加,化学交联胶原蛋白/壳聚糖复合膜的拉伸强度首先增大然后慢慢趋于平稳,干态断裂伸长率逐渐增加,湿态断裂伸长率先增加后减小。物理共混胶原/壳聚糖材料由于脆性大,无法进行力学性能(拉伸强度、断裂伸长率)的测定。⑸吸水率研究表明,化学交联法胶原/壳聚糖膜由于在制备过程中在胶原蛋白与壳聚糖之间引入亲水性较差的聚氨酯,所以亲水性小于物理共混胶原/壳聚糖膜。⑹体外降解实验研究表明,化学交联胶原/壳聚糖复合膜具有良好的降解性能,其失重率大于壳聚糖膜,但是小于物理共混胶原/壳聚糖。⑺化学交联胶原/壳聚糖复合膜的断面整体呈现粗糙,有韧性断裂痕迹。与物理共混膜和壳聚糖膜相比,化学交联胶原/壳聚糖复合膜的韧性和可塑性都得到明显提升,改善了物理共混膜和壳聚糖膜的脆性缺陷。可见,化学交联胶原/壳聚糖复合膜具备了较好的力学性能。
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