论文部分内容阅读
海藻酸钠是从海带、马尾藻等褐藻类植物中提取的天然多糖,作为一种重要的海洋生物资源,它来源丰富,对环境友好,随着材料科学和生物医学的深入研究,海藻酸盐作为生物医用材料前景十分广阔。本研究工作结合目前的多孔材料制备技术,采用冷冻干燥法制备海藻酸钙多孔膜材料；基于互穿网络理论,提出海藻酸钙-聚乙烯醇和海藻酸钙-明胶互穿网络聚合物模型,采用分步互穿法,制备了海藻酸钙基互穿网络膜材料,考察研究材料的形态结构和性能。(1)采用冷冻干燥法制备海藻酸钙多孔膜材料。海藻酸钙冻干膜为白色或乳白色的海绵,FTIR和SEM分析表明海藻酸钠和钙离子形成了网状交联结构。预冻温度和浓度对冻干膜的形貌影响较大,2%海藻酸钠经-5℃预冻所得海藻酸钙冻干膜的形态结构较为理想,孔形状多以圆形和椭圆形为主,孔径范围为100-300μm。(2)采用自然晾干法和冷冻干燥法制备两种海藻酸钙膜材料,探讨了制备方法对材料结构和性能的影响。测试结果表明：海藻酸钙晾干膜为无色透明的致密膜,冻干膜为具有三维贯通孔洞的多孔膜；海藻酸钙膜材料具有盐敏感性,且表现出优异的吸水性能、保水性能和溶胀性能,冻干膜的吸水性能、保水性能和溶胀性能明显优于晾干膜；海藻酸钙膜材料具有较好的力学性能,晾干膜的最大断裂力和拉伸强度明显高于冻干膜。(3)采用分步互穿法,以戊二醛和氯化钙为交联剂,制备了海藻酸钙-聚乙烯醇互穿网络及海藻酸钙-明胶互穿网络晾干膜和冻干膜,对材料的结构和性能进行了研究。(I) SEM、FTIR、DSC和TEM分析表明在海藻酸钙基互穿网络中,组分间相互贯穿,相容性较好。海藻酸钙-聚乙烯醇互穿网络冻干膜孔形状多为圆形,孔径范围为10-150μm。海藻酸钙-明胶互穿网络冻干膜孔形状多为圆球形,类似蜂窝状,孔径范围为500-600μm,从而可以满足组织工程中不同种类细胞的培养和能量交换的要求。(Ⅱ)接触角测试结果表明海藻酸钙基互穿网络膜材料具有较好的表面亲水性,海藻酸钙-明胶互穿网络晾干膜的表面亲水性优于海藻酸钙-聚乙烯醇互穿网络晾干膜。(Ⅲ)吸水率、保水率及溶胀率测试结果表明海藻酸钙基互穿网络膜材料具有具有盐敏感性、优异的吸水性能、保水性能和溶胀性能,有望成为理想的医用敷料。(Ⅳ)晾干膜中,海藻酸钙-聚乙烯醇互穿网络膜的吸水性能、保水性能和溶胀性能较好,冻干膜中,海藻酸钙-明胶互穿网络膜的吸水性能、保水性能和溶胀性能较好。随互穿网络中聚乙烯醇和明胶浓度的增加,海藻酸钙基互穿网络膜材料的吸水率和保水率先增大后减小。(Ⅴ)最大断裂力、拉伸强度和断裂伸长率测试结果表明海藻酸钙基互穿网络膜材料具有较好的力学性能,海藻酸钙-聚乙烯醇互穿网络膜材料的最大断裂力和拉伸强度高于海藻酸钙-明胶互穿网络膜材料,且拉伸强度随互穿网络中聚乙烯醇和明胶浓度的增加而提高,符合医用生物材料的要求。