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淀粉(Starch)作为天然高分子中的第二大生物质,在具有来源广泛、价格低廉、可再生等特点的同时,还具有优良的可生物降解性,是一种理想的生物降解材料。然而,其固有的强亲水性及脆性限制了淀粉基材料的实际应用。本文通过对淀粉大分子上活泼的羟基进行一定的疏水修饰,调控淀粉的分子结构和凝聚态结构,探索把自然界高等植物的储能材料转变为功能新材料的可能性。具体包括如下内容:
1、将可降解的聚己内酯(PCL)大分子引入淀粉分子的骨架,通过HDI封端制备了淀粉基聚氨酯(St-PCL)。在一定程度上提高了淀粉基材料的疏水、耐水性能。同时,St-PCL,作为St/PCL共混体系的增容剂,能有效提高淀粉相与PCL相相界面之间的粘附性与两相的相容性,使共混物的力学及疏水性能得到改善。
2、通过简单的酯化修饰调节淀粉大分子的亲水-疏水平衡后,利用纳米共沉淀的方法,制备了单分散且尺寸可控的淀粉基纳米微球。可通过浓度、油水比、取代度、分子量等简单的手段来调节微球的粒径及分布。同时,荧光实验证明微球内部富含疏水微区,可望用作疏水药物负载。
3、采用复合变性的方式,首先将可反应的烯丙基引入淀粉大分子骨架,再通过进一步的酯化修饰来调节其亲水-疏水平衡。自组装后获得了核壳结构的淀粉基纳米微球,乙酸酯基及可反应的烯丙基分别分布在微球的核层及壳层。然后,将该微球作为纳米尺度的交联剂分别制备了聚丙烯酰胺(SNH)和聚N-异丙基丙烯酰胺水凝胶(TPH)。相对于普通小分子交联剂所制备的水凝胶,纳米微球复合凝胶的压缩强度显著提高,且TPH凝胶的响应速率也能提高10倍左右。同时,获得的凝胶具备一定的降解性能。
4、在淀粉大分子的骨架上依次引入C16长链和C2短链,通过自组装制备了单分散且尺寸可控的淀粉基囊泡。可通过C16长链的取代度(DSPA)来调节淀粉基纳米粒子的自组装形貌,当DSPA为0.2左右时最适于囊泡的形成。同时,可通过改变S-PA-AC在有机溶剂中的初始浓度来调节囊泡的尺寸。该囊泡可用于包裹亲水性药物,且具备较快的释放速率。