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脂肪族聚酯不仅具有良好的生物相容性,而且可生物降解,能参与体内正常代谢的低分子量化合物或单体。脂肪族聚酯一般为结晶性聚合物,降解周期过长,难以调节,其降解一般通过其主链酯键的水解进行,其降解速度和降解程度取决于其自身的性质,如亲水性、结晶性等。此外,脂肪族聚酯的一般为非亲水性材料,这使得细胞难以附着、亲和能力低。本论文针对上述问题,以增强脂肪族聚酯材料的亲水性和降低其结晶度为目的,通过共混法成功地制备了多种脂肪族聚酯可降解材料,并研究了共混组份间的相容性和材料的亲水性。本论文的主要研究工作如下:
(1)通过热聚合法合成了聚己内酯(PCL),并通过沉淀分级法制备了窄分散的级分。通过溶液浇铸法,成功制备了PCL和聚乙二醇(PEG)的共混膜。采用傅里叶红外光谱(FTIR)、热失重分析(TGA)、示差扫描量热(DSC)和X-射线衍射(XRD)分析研究各组份之间的相互作用。结果显示PCL和PEG二组分间存在一定程度的相容性,并由于氢键相互作用,使得共混材料中PCL的结晶度降低。PCL/PEG共混材料经扫描电镜(SEM)结果观察,显示PCL/PEG共混材料表面和内部多孔网路结构,且这种结构随PEG含量的增加而增加。将模型药物布洛芬(IBU)载入上述共混物中制成药片, IBU能从其中迅速释放出来,且释放速率随PEG在共混材料中含量增加而增大。
(2)采用三氟乙酸为共溶剂溶解聚乳酸(PLA)和壳聚糖(CS),通过溶液共混、浇铸制备了二者的共混材料。结果显示,共混材料中PLA与CS具有一定程度的相容性。即PLA/CS在CS含量为20%或80%时,PLA/CS表现出相容而未发生相分离;但在PLA/CS组成相近时,将出现一定程度的微相分离结构。水接触角和吸水率测定结果显示,在共混入CS后, PLA材料的亲水性显著增强,随CS含量提高逐渐转变成亲水性材料,且吸水率大幅提高、吸水速率也得到提高。
(3)将PLA或PCL溶解于氯仿中,并加入CS和PVA的醋酸水溶液中,剧烈搅拌后能形成均匀且较为稳定的乳液。乳液经溶剂挥发后,成功制备了PLA/CS/PVA和PCL/CS/PVA两种三元共混材料。FTIR、DSC结果显示,共混材料中组份间具有较强的相互作用,具有一定的相容性,使PLA或PCL的熔点、结晶度降低。SEM结果发现,三元PLA/CS/PVA和PCL/CS/PVA共混材料均为较致密的均匀结构。由于亲水性PVA的引入,使所得PLA/CS/PVA和PCL/CS/PVA共混材料的亲水性大大增强,水接触角分别为51°和46°。同时,水溶性聚乙烯醇(PVA)的存在,也使材料的吸水速率和吸水率大大提高。
综上所述,通过便捷的溶液共混和乳液共混并增溶,可将亲水性或水溶性的PEG、CS和PVA引入脂肪族聚酯体系,制备可降解的脂肪族聚酯基复合材料,从而使脂肪族聚酯的结晶度降低,并提高其亲水性和吸水率。