多糖—胶原复合材料的制备及性能研究

发布时间：2020-08-03 16:09

【摘要】：由于低碳经济和可持续发展的需要,基于生物质的材料已引起人民广泛的关注,多糖(纤维素、甲壳素等)和蛋白类(胶原蛋白、明胶等)等生物质资源已经广泛地应用于食品、包装、生物医药、组织工程等领域。本文基于多糖和胶原这两类生物质资源,制备了多种多糖-胶原基复合材料,包括再生纤维素-胶原多孔管、再生纤维素-胶原海绵、微纤化甲壳素/明胶复合膜。并表征了所制备材料的结构和性能,讨论了其在体外模拟血管、医用敷料、包装等方面的应用的可能性。本文的主要研究内容如下:利用LiOH/尿素水溶液作为溶剂低温溶解纤维素,以聚环氧乙烷(PEO)为致孔剂,制备了有多孔结构的再生纤维素管和再生纤维素-胶原管。研究了 PEO分子量以及含量对管结构和性能的影响。结果表明,PEO分子量为120 kD,纤维素:PEO的质量比为9:1时所制备的再生纤维素多孔管具有良好的力学性能,拉伸强度和爆破压力分别为1.27 MPa和408.25 mmHg,顺应性为7.5%/100 mmHg。细胞培养实验以及MTT毒性实验结果表明,再生纤维素多孔管具有良好的细胞相容性,胶原蛋白的加入能够使细胞粘附并促进细胞生长,有望应用于体外血管微环境模型的构建。利用LiOH/尿素水溶液作为溶剂低温溶解纤维素,以十二烷基硫酸钠(SDS)为发泡剂,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,制备了再生纤维素海绵及再生纤维素-胶原复合海绵。研究了SDS用量、ECH用量以及搅拌速度对海绵结构和性能的影响。结果表明,当SDS的含量为50wt%,ECH的加入量为4mL/g,搅拌速度为1400rpm时,得到的海绵具有稳定、均匀的泡孔结构,同时海绵具有良好的尺寸稳定性、保水性能以及力学性能。细胞培养实验以及MTT毒性实验结果表明,再生纤维素-胶原海绵具有良好的细胞相容性,胶原蛋白的加入能够进一步促进细胞在海绵上的黏附与生长。本文制备的海绵有望作为敷料材料得到应用。采用高压均质法制备微纤化甲壳素,将其作为增强相制备微纤化甲壳素/明胶复合膜。具有纳米结构的微纤化甲壳素有效地提高了该体系的氧气阻隔性能、耐水性和力学性能。当微纤化甲壳素的含量为8wt%时,复合膜的力学性能最佳,其弹性模量和拉伸强度分别达到2.2 GPa和74.5 MPa。当微纤化甲壳素的含量为6wt%时,复合膜的溶胀率降至1163%。此外,微纤化甲壳素的加入还能提高复合膜的氧气阻隔性能,而不会大幅降低复合膜的可见光透过率。
【学位授予单位】：郑州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TB332;TK6
【图文】：

胶原蛋白,胶原,结构示意图

Ｃｏｌｌａｇｅｎ邋Ｔｒｉｐｌｅ邋Ｈｅｌｉｘ逡逑Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｏｆ邋Ｔｒｉｐｌｅ邋Ｈｅｌｉｘ逡逑图１．４胶原蛋白的结构示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．４邋Ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ邋ｓｋｅｔｃｈ邋ｏｆ邋ｃｏｌｌａｇｅｎ逡逑８逡逑

胶原蛋白,结构示意图

占总胶原蛋白含量的９０％以上，广泛应用于医学领域。蛋白作为一种来逡逑源于动物体的一类生物材料，是一种非常丰富的可再生聚合物，与其他的天然高逡逑分子相比，胶原蛋白独特的结构以及化学组成使他具有众多独特的性质和功能：逡逑Ｃｏｌｌａｇｅｎ邋ｔｙｐｅ邋Ｉ邋Ｃｏｌｌａｇｅｎ邋ｔｙｐｅ邋ＩＩ邋Ｃｏｌｌａｇｅｎ邋ｔｙｐｅ邋ＩＩＩ逡逑＼Ｓｋｉｎｊ逦」，１逡逑ｇＬ，邋＊逦＾邋Ｓｋｉｎ邋＾逡逑ｙ邋Ｃａｒｔｉｌａｇｅ邋Ｊ邋Ｂｌｏｏｄ邋ｖｅｓｓｅｌｓ邋ｊ逡逑图１．邋３胶原的主要类型及分布逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋１．３邋Ｍａｉｎ邋ｔｙｐｅｓ邋ａｎｄ邋ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ邋ｏｆ邋ｃｏｌｌａｇｅｎ逡逑Ｃｏｌｌａｇｅｎ邋Ｔｒｉｐｌｅ邋Ｈｅｌｉｘ逡逑

示意图,再生纤维素,多孔管,示意图

图２．１再生纤维素多孔管制备示意图逡逑Ｆｉｇｕｒｅ邋２．１邋Ｐｒｅｐａｒｉｎｇ邋ｓｃｈｅｍａｔｉｃ邋ｄｉａｇｒａｍ邋ｏｆ邋ｃｅｌｌｕｌｏｓｅ邋ｐｏｒｏｕｓ邋ｔｕｂｅ逡逑２．２．４再生纤维素多孔管的形貌逡逑使用数码相机、光学显微镜和扫描电子显微镜表征所制备再生纤维素多孔逡逑管的形貌。用数码相机拍摄不同管径（直径分别为0．５ｍｍ、４ｍｍ、６ｍｍ）的多逡逑孔管的数码照片。将内径０．５邋ｍｍ纤维素多孔管裁成高为２邋ｍｍ的圆环，吸去其逡逑表面多余的水分之后置于载玻片上，放置在光学显微镜下选取合适的倍数对管逡逑截面进行观察。将制备的再生纤维素多孔管进行冷冻干燥处理后，使用液氮冷冻逡逑脆断后即可得到再生纤维素多孔管的截面试样。将再生纤维素多孔管截面试样逡逑固定样品台上，喷金处理后置于扫描电子显微镜下观察其截面的微观形貌。逡逑２．２．５再生纤维素多孔管的力学性能表征逡逑采用质构仪（ＴＡ．ＸＴＰ１ＵＳ）和自行搭建的多功能血管支架材料测试装置（由逡逑

【相似文献】