多路线合成PVA/TiO2复合膜及其作为创面敷料的可行性研究

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每年都会有数以亿计的人发生皮肤损伤以及由此引发感染等,功能性创面敷料的出现为此问题提供解决之道,创面敷料需具备良好的生物相容性和无毒性,可生物降解性,保湿性,透氧性,吸水性和适宜的机械强度等,根据实际应用情况的不同敷料的功能略有偏重。现有的创面敷料多用高分子材料制得,机械性能和抗菌能力方面均有待进一步提高,将纳米粒子与高分子结合可有效提高敷料的力学强度,并且纳米粒子可作为外加抗菌剂与高分子协同作用提高抗菌性。聚乙烯醇(PVA)是一种亲水性聚合物,易于制备薄膜,但其耐水性较差。二氧化钛(Ti O2)具有光催化活性,可以降解污染物或者杀死细菌,具有廉价、制备简单、生物相容性好、可重复利用等优点,鉴于PVA和Ti O2在敷料制备方面的潜在优势,本文通过简单的流延法和静电纺丝技术制备了PVA/TiO2复合膜,通过化学交联提高PVA的耐水性,之后通过低温水热法将Ti O2从颗粒状转化为比表面积更高的纳米线形态,有效提高了其吸附效率。本文采用四种路线合成PVA/TiO2复合膜并对其进行了表征评价,研究复合膜应用于创面敷料的可行性。主要工作如下:(1)PVA/TiO2复合膜的制备及表征通过简单的流延法和静电纺丝技术制备了PVA膜和PVA-Ti O2复合膜,在PVA膜表面涂覆一层Ti O2,然后对各复合膜及中间阶段产物进行SEM、EDS、FT-IR、XRD表征,并对复合膜的交联效果和透气性进行评价。结果表明,流延法成膜经冻干后具有多孔结构,静电纺丝纤维膜孔隙较多,水热反应成功在复合膜的表面生成了Ti O2纳米线,EDS和XRD结果均表明PVA与Ti O2成功复合,交联后材料的耐水性、抗溶胀性和力学强度有了极大的提高,吸水性没有明显降低,纤维膜的透气性良好。(2)PVA/TiO2复合膜的药物负载与释放行为及抗菌性以盐酸四环素为模型药物评价了PVA/TiO2复合膜的载药释药能力,结果表明水热后的样品吸附能力明显强于水热前,四种复合膜的载药率和药物包封率均在28%以上,载药样品在p H=7.4的PBS缓冲液中表现出优良的药物控释能力,对比载药和释药数据可以看出,流延膜和电纺膜载药能力相差不大,但是释药率电纺膜均高于流延膜,原因是电纺膜比表面积更大,孔隙更多,易于药物释放。通过将载药后的复合膜与大肠杆菌共培养来评价载药复合膜的抗菌能力,结果表明载盐酸四环素后的复合膜均表现出对大肠杆菌的抑制作用,抗菌性优良。(3)PVA/TiO2复合膜的体外生物相容性评价将水热后的复合膜与小鼠成纤维细胞L929共培养,1 d和3 d后分别用MTT和细胞染色两种方法评价了复合膜对于细胞活性的影响。结果显示,四种水热后的复合膜均对细胞无毒性作用,能够促进细胞增殖,细胞在材料上铺展良好。说明复合膜具有优良的生物相容性。综上,本论文所合成的PVA/TiO2复合膜制备方法简单,力学强度高,透气性好,具备水吸收能力,生物相容性好,能够促进细胞增殖,并且具有一定的药物缓释和抗菌能力,有望作为一种新型的材料应用于创面敷料领域。
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