化学-物理法制备多孔纳米羟基磷灰石/Ⅰ型胶原/聚乙烯醇复合水凝胶及其性能
发布时间：2020-12-18 04:46
以纳米羟基磷灰石（n-HA）、Ⅰ型胶原（Ⅰ-Col）、聚乙烯醇（PVA）为原料,采用化学-物理交联法制备人工角膜支架材料。通过对比测试其含水率、孔隙率、力学拉伸性能、扫描电镜及红外光谱,探讨了戊二醛加入浓度和冷冻解冻次数对材料性能的影响。结果表明当m（PVA）∶m（n-HA+Ⅰ-Col）=7∶1,戊二醛浓度为0.04mol/L时,复合水凝胶材料具有较好的综合性能:含水率为70.41%;孔隙率为58.95%;拉伸强度为3.87 MPa;红外分析表明原材料与交联剂之间产生了交联反应;扫描电镜分析表明经冷冻解冻物理交联5次,该复合水凝胶呈均匀三维多孔结构;生物相容性实验测得兔角膜上皮细胞增殖良好,毒性为Ⅰ级,达到国际要求,属于合格医用材料。
【文章来源】：材料导报. 2016年08期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１不同戊二醛浓度复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
水率达到最高（７５．９８％）。作为化学交联剂的戊二醛可以使Ｃｏｌ分子间相互交联呈网状结构。在ＰＶＡ含量一定的情况下，戊二醛加入的浓度越大，Ｃｏｌ与ＰＶＡ分子间互穿交联网络结构的交联度越大，可以吸收更多的水分，因而其含水率增大。但当戊二醛的量过大时，分子链间的交联度增大，凝胶结构变得致密，导致凝胶含水率下降。从图２可见，该水凝胶复合材料的含水率随冷冻解冻物理交联次数的增加而缓慢上升。通过冷冻解冻物理交联增加复合材料形成氢键的数目以及孔隙率，故其含水率缓慢上升。另外还测得该复合材料的含水率随胶原含量的增加而先上升后下降。这是因为胶原是天然支架材料，本身具有大量的羟基和氨基等亲水基团，经过交联后能与ｎ－ＨＡ和ＰＶＡ形成更多孔隙以便吸收更多的水分。但当胶原溶液的用量过多时，水凝胶中非交联的胶原量增加、变软，难包含水分，故引起含水率下降。图１不同戊二醛浓度复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ图２不同冷－解冻次数复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析图３和图４给出了不同情况下的复合水凝胶材料的孔隙率。从图３可见，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝胶的孔隙率随化学交联剂浓度的增加而先上升后下降。这是由于随戊二醛的浓度增加，复合材料的交联度增大，交联网络逐步形成，孔隙率也增大。当戊二醛浓度达到０．０４ｍｏｌ／Ｌ时，复
便吸收更多的水分。但当胶原溶液的用量过多时，水凝胶中非交联的胶原量增加、变软，难包含水分，故引起含水率下降。图１不同戊二醛浓度复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ图２不同冷－解冻次数复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析图３和图４给出了不同情况下的复合水凝胶材料的孔隙率。从图３可见，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝胶的孔隙率随化学交联剂浓度的增加而先上升后下降。这是由于随戊二醛的浓度增加，复合材料的交联度增大，交联网络逐步形成，孔隙率也增大。当戊二醛浓度达到０．０４ｍｏｌ／Ｌ时，复合材料孔隙率最大达到６８．０９％。随后戊二醛浓度增大，交联密度增大，孔径和孔隙率变校图４中水凝胶复合材料的孔隙率随冷冻解冻物理交联次数的增加而逐步上升，冷冻解冻使ＰＶＡ水溶液的分子运动状态被“冻结”下来，分子链间以范德华力和氢键紧密结合，成为紧密有序的微区“缠结点”。测定得该复合水凝胶材料的孔隙率随胶原含量的增加而先上升后下降。添加胶原量过多会使非交联的胶原量增加，导致复合材料变软，韧性降低。图３不同戊二醛浓度复合水凝胶的孔隙率Ｆｉｇ．３Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ图４不同冷冻解冻次数复合水凝胶的孔隙率Ｆｉｇ．４Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆ
【参考文献】：
期刊论文
[1]SA/PAM/GO纳米复合水凝胶的制备和性能[J]. 刘翠云,高喜平,刘捷,汤克勇,陆昶,张玉清. 材料研究学报. 2015(07)
[2]PVA/HA复合双层水凝胶的制备及性能研究[J]. 沈艳秋,陈凯,戴祖明. 材料导报. 2015(10)
[3]我国角膜病领域的学术发展方向[J]. 史伟云,谢立信. 中华眼科杂志. 2014 (09)
[4]纳米HA/PVA多孔复合水凝胶人工角膜支架材料对兔角膜成纤维细胞生长的影响[J]. 熊洁,邓应平,王语诗. 重庆医学. 2014(09)
[5]化学-物理法制备聚乙烯醇/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合水凝胶及其性能[J]. 范志恒,周莉,欧阳君君,罗仲宽,李妙妙. 应用化学. 2014(01)
[6]复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性评价[J]. 邱岗峰,石春芝,周金生,麦卫馨,欧阳君君,吴三强,丘渭遥. 中国组织工程研究. 2013(03)
[7]羟基磷灰石/胶原蛋白/壳聚糖多孔支架的制备及性能研究[J]. 王静,陈佳,李音,黄明华,陈庆华. 化工新型材料. 2012(10)
[8]多孔β-磷酸三钙/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能[J]. 欧阳君君,周莉. 应用化学. 2012(09)
[9]Effect of Preparation Methods on Mechanical Properties of PVA/HA Composite Hydrogel[J]. Dekun Zhang~1, Junjie Duan~1, Dagang Wang~2, Shirong Ge~2 1. School of Materials Science and Engineering, China University of Mining and Technology Xuzhou 221116, P. R. China 2. School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2010(03)
[10]胶原蛋白/壳聚糖/羟基磷灰石多孔复合材料的制备与表征[J]. 吴国志,谢安建,沈玉华,李士阔,朱金苗. 安徽大学学报(自然科学版). 2008(03)
本文编号：2923379
【文章来源】：材料导报. 2016年08期 北大核心
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
图１不同戊二醛浓度复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
水率达到最高（７５．９８％）。作为化学交联剂的戊二醛可以使Ｃｏｌ分子间相互交联呈网状结构。在ＰＶＡ含量一定的情况下，戊二醛加入的浓度越大，Ｃｏｌ与ＰＶＡ分子间互穿交联网络结构的交联度越大，可以吸收更多的水分，因而其含水率增大。但当戊二醛的量过大时，分子链间的交联度增大，凝胶结构变得致密，导致凝胶含水率下降。从图２可见，该水凝胶复合材料的含水率随冷冻解冻物理交联次数的增加而缓慢上升。通过冷冻解冻物理交联增加复合材料形成氢键的数目以及孔隙率，故其含水率缓慢上升。另外还测得该复合材料的含水率随胶原含量的增加而先上升后下降。这是因为胶原是天然支架材料，本身具有大量的羟基和氨基等亲水基团，经过交联后能与ｎ－ＨＡ和ＰＶＡ形成更多孔隙以便吸收更多的水分。但当胶原溶液的用量过多时，水凝胶中非交联的胶原量增加、变软，难包含水分，故引起含水率下降。图１不同戊二醛浓度复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ图２不同冷－解冻次数复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析图３和图４给出了不同情况下的复合水凝胶材料的孔隙率。从图３可见，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝胶的孔隙率随化学交联剂浓度的增加而先上升后下降。这是由于随戊二醛的浓度增加，复合材料的交联度增大，交联网络逐步形成，孔隙率也增大。当戊二醛浓度达到０．０４ｍｏｌ／Ｌ时，复
便吸收更多的水分。但当胶原溶液的用量过多时，水凝胶中非交联的胶原量增加、变软，难包含水分，故引起含水率下降。图１不同戊二醛浓度复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ图２不同冷－解冻次数复合水凝胶的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析图３和图４给出了不同情况下的复合水凝胶材料的孔隙率。从图３可见，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝胶的孔隙率随化学交联剂浓度的增加而先上升后下降。这是由于随戊二醛的浓度增加，复合材料的交联度增大，交联网络逐步形成，孔隙率也增大。当戊二醛浓度达到０．０４ｍｏｌ／Ｌ时，复合材料孔隙率最大达到６８．０９％。随后戊二醛浓度增大，交联密度增大，孔径和孔隙率变校图４中水凝胶复合材料的孔隙率随冷冻解冻物理交联次数的增加而逐步上升，冷冻解冻使ＰＶＡ水溶液的分子运动状态被“冻结”下来，分子链间以范德华力和氢键紧密结合，成为紧密有序的微区“缠结点”。测定得该复合水凝胶材料的孔隙率随胶原含量的增加而先上升后下降。添加胶原量过多会使非交联的胶原量增加，导致复合材料变软，韧性降低。图３不同戊二醛浓度复合水凝胶的孔隙率Ｆｉｇ．３Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ图４不同冷冻解冻次数复合水凝胶的孔隙率Ｆｉｇ．４Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆ
【参考文献】：
期刊论文
[1]SA/PAM/GO纳米复合水凝胶的制备和性能[J]. 刘翠云,高喜平,刘捷,汤克勇,陆昶,张玉清. 材料研究学报. 2015(07)
[2]PVA/HA复合双层水凝胶的制备及性能研究[J]. 沈艳秋,陈凯,戴祖明. 材料导报. 2015(10)
[3]我国角膜病领域的学术发展方向[J]. 史伟云,谢立信. 中华眼科杂志. 2014 (09)
[4]纳米HA/PVA多孔复合水凝胶人工角膜支架材料对兔角膜成纤维细胞生长的影响[J]. 熊洁,邓应平,王语诗. 重庆医学. 2014(09)
[5]化学-物理法制备聚乙烯醇/壳聚糖/纳米羟基磷灰石复合水凝胶及其性能[J]. 范志恒,周莉,欧阳君君,罗仲宽,李妙妙. 应用化学. 2014(01)
[6]复合水凝胶人工角膜裙边支架材料的生物相容性评价[J]. 邱岗峰,石春芝,周金生,麦卫馨,欧阳君君,吴三强,丘渭遥. 中国组织工程研究. 2013(03)
[7]羟基磷灰石/胶原蛋白/壳聚糖多孔支架的制备及性能研究[J]. 王静,陈佳,李音,黄明华,陈庆华. 化工新型材料. 2012(10)
[8]多孔β-磷酸三钙/壳聚糖/聚乙烯醇复合水凝胶的制备与性能[J]. 欧阳君君,周莉. 应用化学. 2012(09)
[9]Effect of Preparation Methods on Mechanical Properties of PVA/HA Composite Hydrogel[J]. Dekun Zhang~1, Junjie Duan~1, Dagang Wang~2, Shirong Ge~2 1. School of Materials Science and Engineering, China University of Mining and Technology Xuzhou 221116, P. R. China 2. School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2010(03)
[10]胶原蛋白/壳聚糖/羟基磷灰石多孔复合材料的制备与表征[J]. 吴国志,谢安建,沈玉华,李士阔,朱金苗. 安徽大学学报(自然科学版). 2008(03)
本文编号：2923379
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