基于两性离子的硅橡胶隐形眼镜材料的研究

发布时间：2017-07-03 14:07

  本文关键词：基于两性离子的硅橡胶隐形眼镜材料的研究

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【摘要】：材料表面的蛋白质非特异性吸附是隐形眼镜等生物材料面临的一个重要问题。隐形眼镜使用者容易出现眼部感染和干眼症等症状,主要是角膜细胞短期缺氧和镜片吸附泪液中的蛋白质等原因造成的。有机硅橡胶材料由于其优异的透氧性能被广泛应用于隐形眼镜材料,然而这类材料需进行进一步改性以改善其表面亲水性。研究发现,两性离子材料具有优异的抗蛋白质非特异性吸附性能,如甲基丙烯酰氧基乙基磷酰胆碱(MPC)、聚磺基甜菜碱类(pSB)和聚羧基甜菜碱类(pCB),可用于硅橡胶的改性。本论文以有机硅材料为基础,结合两性离子材料的优异特性,制备具有优异的抗蛋白质非特异性吸附性能和生物相容性的硅橡胶材料,以期在隐形眼镜材料中得到实际应用。主要内容和结论如下：1、合成两性离子水解前体羧酸甜菜碱酯衍生物(CB-ester),以此为基础通过两步反应合成聚合物pCMM:原子转移自由基聚合和酰化反应。将pCMM与Y-甲基丙烯酰氧丙基三(三甲基硅氧烷基)硅烷(TRIS)和双-α,ω-(甲基丙烯酰氧基丙基)聚二甲基硅氧烷(Macromer)以不同质量比例均匀混合进行光聚合,制备有机硅橡胶。硅橡胶中的CB-ester经水解在材料表面形成两性离子层,赋予材料亲水性和抗蛋白质非特异性吸附性能。2、在pCMM的合成过程中引入TRIS单体得到pCMM-TRIS,以提高pCMM与有机硅氧烷的互溶性,改善硅橡胶光学透明度。将pCMM-TRIS与TRIS和Macromer以不同质量比例均匀混合,通过光聚合制备新型硅橡胶。改良后的硅橡胶的光学透明性有了极大的改善。3、研究发现,经CB-ester改性后的硅橡胶经CB-ester中酯基的水解能极大改善表面亲水性,有效抵抗蛋白质非特异性吸附,蛋白质相对吸附量降至5.0%,具有良好的生物相容性和抗细菌粘附能力。同时,该硅橡胶具有高的光学透明度、良好的热稳定性能和一定的机械强度,初步具备隐形眼镜成型能力,因此,这种基于两性离子的硅橡胶在隐形眼镜材料方面具有良好的应用前景。
【关键词】：硅橡胶 两性离子 抗蛋白质非特异性吸附 隐形眼镜
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TS959.62;TQ333.93
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-14
• 第1章 文献综述14-28
• 1.1 引言14
• 1.2 硅橡胶隐形眼镜材料的研究进展14-18
• 1.3 抗蛋白质非特异性吸附材料18-22
• 1.4 两性离子材料的应用22-26
• 1.4.1 两性离子在药物输送载体的应用22-23
• 1.4.2 两性离子在船舶涂料材料的应用23-25
• 1.4.3 两性离子在材料改性中的应用25-26
• 1.5 课题的提出及研究内容26-28
• 第2章 CB-ESTER的合成和硅橡胶的制备与性能分析28-41
• 2.1 引言28
• 2.2 CB-ester的合成28-32
• 2.2.1 实验材料与仪器设备28-30
• 2.2.1.1 实验材料28-29
• 2.2.1.2 仪器设备29-30
• 2.2.2 实验方法30-31
• 2.2.3 实验结果与讨论31-32
• 2.3 硅橡胶的制备32-33
• 2.3.1 实验材料及仪器设备32-33
• 2.3.1.1 实验材料32
• 2.3.1.2 仪器设备32-33
• 2.3.2 硅橡胶的制备33
• 2.4 硅橡胶的性能研究33-38
• 2.4.1 实验材料及仪器设备33-35
• 2.4.1.1 实验材料33-34
• 2.4.1.2 仪器设备34-35
• 2.4.2 硅橡胶交联度及硬度的研究分析35
• 2.4.3 硅橡胶抗蛋白质非特异性吸附性能研究分析35-38
• 2.4.3.1 缓冲溶液的配制35-36
• 2.4.3.2 相对蛋白质非特异性吸附的测量36
• 2.4.3.3 实验结果与讨论36-38
• 2.5 硅橡胶的优化38-39
• 2.6 本章小结39-41
• 第3章 刷状结构两性离子硅橡胶的制备与性能研究41-68
• 3.1 引言41
• 3.2 不同聚合度的pCMM的制备41-46
• 3.2.1 实验材料及仪器设备41-43
• 3.2.1.1 实验材料41-42
• 3.2.1.2 仪器设备42-43
• 3.2.2 实验方法43-45
• 3.2.3 实验结果与讨论45-46
• 3.3 刷状结构硅橡胶的制备46-50
• 3.3.1 实验材料及仪器设备46-47
• 3.3.1.1 实验材料46-47
• 3.3.1.2 仪器设备47
• 3.3.2 实验方法47-49
• 3.3.2.1 刷状结构硅橡胶的制备47-48
• 3.3.2.2 交联度的选择48-49
• 3.3.2.3 投料比的选择49
• 3.3.3 刷状结构硅橡胶形态观察49-50
• 3.4 刷状结构硅橡胶抗蛋白质非特异性吸附性能的研究50-55
• 3.4.1 实验材料及仪器设备50-51
• 3.4.1.1 实验材料50-51
• 3.4.1.2 仪器设备51
• 3.4.2 实验操作51-52
• 3.4.3 实验结果与讨论52-55
• 3.5 刷状结构硅橡胶的表面分析表征55-60
• 3.5.1 实验材料及仪器设备55-56
• 3.5.1.1 实验材料55
• 3.5.1.2 仪器设备55-56
• 3.5.2 实验操作56-57
• 3.5.2.1 衰减全反射红外光谱(ATR-IR)表征56
• 3.5.2.2 表面亲水性表征56
• 3.5.2.3 细菌粘附实验56-57
• 3.5.3 实验结果与讨论57-60
• 3.5.3.1 衰减全反射红外光谱(ATR-IR)分析57-58
• 3.5.3.2 表面亲水性分析58-59
• 3.5.3.3 细菌粘附实验59-60
• 3.6 刷状两性离子硅橡胶其他性能的研究60-66
• 3.6.1 实验仪器设备60
• 3.6.2 实验操作60-61
• 3.6.2.1 透光率的测量60-61
• 3.6.2.2 平衡水含量(EWC)的测定61
• 3.6.2.3 热重分析61
• 3.6.2.4 扫描电镜(SEM)测试61
• 3.6.2.5 抗张强度的测量61
• 3.6.3 实验结果与讨论61-66
• 3.6.3.1 透光率分析61-63
• 3.6.3.2 平衡水含量(EWC)的分析63-64
• 3.6.3.3 热重分析64
• 3.6.3.4 扫描电镜(SEM)分析64-65
• 3.6.3.5 抗张强度的测量65-66
• 3.7 本章小结66-68
• 第4章 改良型刷状有机硅橡胶的制备和性能分析68-85
• 4.1 引言68
• 4.2 改良型刷状有机硅橡胶的制备68-75
• 4.2.1 实验材料及仪器设备68-71
• 4.2.1.1 实验材料68-70
• 4.2.1.2 仪器设备70-71
• 4.2.2 实验操作71-74
• 4.2.2.1 pCMM-TRIS的制备71-73
• 4.2.2.2 改良型刷状结构硅橡胶的制备73-74
• 4.2.3 实验结果与讨论74-75
• 4.3 改良型刷状有机硅橡胶的性能分析75-83
• 4.3.1 改良型刷状有机硅橡胶抗蛋白质非特异性吸附性能75-76
• 4.3.2 改良型刷状有机硅橡胶表面接触角的测量与分析76-77
• 4.3.3 改良型刷状有机硅橡胶透光率的测量与分析77-78
• 4.3.4 改良型刷状有机硅橡胶含水率的测定与分析78-79
• 4.3.5 改良型刷状有机硅橡胶的热分析79-81
• 4.3.5.1 热重分析79
• 4.3.5.2 DSC曲线分析79-81
• 4.3.6 改良型刷状有机硅橡胶抗张强度的测量与分析81
• 4.3.7 改良型刷状有机硅橡胶扫描电镜(SEM)测试与分析81-83
• 4.4 本章小结83-85
• 第5章 总结与展望85-87
• 5.1 总结85-86
• 5.2 问题与展望86-87
• 参考文献87-95
• 作者简介95

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