壳聚糖基复合纳米纤维膜材料的力学性能及释药行为研究

发布时间：2017-05-26 06:04

  本文关键词：壳聚糖基复合纳米纤维膜材料的力学性能及释药行为研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：壳聚糖（CS）具有良好的生物特性，在生物医学领域有着广泛的应用。利用静电纺丝技术可以制备出高孔隙率、高比表面积且结构与人体细胞外基质（ECM）相似的CS纳米纤维材料，此材料作为组织工程支架材料和药物载体有着良好的应用前景。但组织工程支架一般要求材料具备优异的力学性能，药物载体则需要能够实现对药物的控制释放。然而，传统的CS电纺材料很难符合要求。 首先，在本研究中，通过静电复合的方式有望提高纳米纤维支架的力学性能。以CS/GE（CG）体系为聚电解质模型，研究表明CG纳米纤维复合膜的储存模量比纯的CS或者GE高出103倍。同时，退火过程能够促进带有相反电荷聚合物之间的结合，，因此CG的拉伸模量比退火之间又提高了1.9倍。当CS和GE之间的氨基与羧基结构单元比为1:1时，复合纳米纤维膜（CG2）的力学强度最高。此外，复合膜还表现出优良的溶胀能力。将CG电纺共混膜与浇铸共混膜进行对比，可以得出静电复合是提高共混膜力学性能的主要贡献因素之一。红外光谱和差示扫描量热分析证实复合过程中CS和GE分子之间发生了相互作用。因此，静电复合是提高纳米纤维支架材料的一种有效途径。力学性能增强的CS/GE纳米纤维膜不仅可以作为创伤修复材料，在其他领域也有不错的应用前景。 为了利用同轴电纺技术制备了一种能够调控释放速度的体系，本研究采用PVA-CS作为核-壳结构纤维的壳层。由于它们在水溶液中溶胀性能的差异，通过改变壳层中CS与PVA之间的比例，可以调节纤维膜的溶胀能力。扫描电镜照片显示同轴电纺膜纤维分布均匀，透射电镜照片证实纤维具有核-壳结构，且核层分布比较均匀。通过制备一系列壳层PVA与CS不同质量比例（100:0,75:25,50:50）的核-壳结构纤维膜进行释药研究，发现当CS比例增加时，牛血清白蛋白（BSA）的释放逐渐变得缓慢。此外，通过进一步改变壳层与核层的推速比例（从1.33:1到8:1）能够更好的控制BSA的释放。分析释放曲线发现，BSA的释放分为两步。进一步采用Peppas方程对释放曲线进行拟合，结果显示同轴电纺膜的释放过程受到双重作用的影响：开始阶段由于快速溶胀而释放较快；当溶胀平衡后逐渐缓慢扩散。
【关键词】：静电纺丝 聚电解质复合 壳聚糖 控制释放
【学位授予单位】：武汉工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：TQ340.6;R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-12
• 缩写表12-13
• 第1章 静电纺丝技术的研究与发展概况13-31
• 1.1 前言13-14
• 1.1.1 纳米材料13
• 1.1.2 纳米纤维13-14
• 1.2 静电纺丝技术14-25
• 1.2.1 静电纺丝方法介绍14-16
• 1.2.2 静电纺丝的原理16-17
• 1.2.3 静电纺丝装置17-18
• 1.2.4 静电纺丝过程的影响因素18-19
• 1.2.5 静电纺丝新工艺19-22
• 1.2.6 静电纺丝在生物医学方面的应用22-25
• 1.3 静电纺丝材料存在的问题25-26
• 1.4 增强静电纺丝纳米纤维强度的重要性及研究现状26
• 1.5 聚电解质和聚电解质复合材料26-28
• 1.6 本研究的主要内容28-31
• 1.6.1 主要内容（1）28-29
• 1.6.2 主要内容（2）29-31
• 第2章 壳聚糖/明胶共混纤维膜的制备及性能研究31-47
• 2.1 前言31
• 2.2 实验部分31-33
• 2.2.1 试剂31-32
• 2.2.2 仪器与设备32
• 2.2.3 电纺溶液的制备32-33
• 2.2.4 电纺膜和浇铸膜的制备33
• 2.3 测试与表征33-35
• 2.3.1 扫描电镜33
• 2.3.2 红外光谱分析33
• 2.3.3 差示扫描量热分析热分析33-34
• 2.3.4 动态热机械性能分析34
• 2.3.5 退火和拉伸实验34
• 2.3.6 电纺膜的吸水率34-35
• 2.3.7 BSA 的吸收及体外释放试验35
• 2.4 实验结果与讨论35-46
• 2.4.1 CS、GE 及共混纤维电纺能力及结构特征分析35-36
• 2.4.2 电纺纤维膜的红外光谱分析36-37
• 2.4.3 差示扫描量热分析37-38
• 2.4.4 动态热机械性能分析38-41
• 2.4.5 退火和拉伸实验及分析41-43
• 2.4.6 退火后的红外光谱分析43-44
• 2.4.7 电纺膜的吸水率44-45
• 2.4.8 BSA 的吸收及体外释放试验结果分析45-46
• 2.5 本章小结46-47
• 第3章 壳聚糖/聚乙烯醇核-壳结构纳米纤维制备及释药行为研究47-65
• 3.1 前言47-48
• 3.2 实验部分48-50
• 3.2.1 试剂48
• 3.2.2 仪器及设备48-49
• 3.2.3 电纺溶液的制备49
• 3.2.4 PVA/CS 电纺共混膜与同轴电纺膜的制备49-50
• 3.3 测试与表征50-51
• 3.3.1 扫描电镜50
• 3.3.2 透射电镜50
• 3.3.3 红外光谱50
• 3.3.4 电纺膜的溶胀能力50-51
• 3.3.5 BSA 的体外释放51
• 3.3.6 释放曲线拟合51
• 3.4 结果与讨论51-62
• 3.4.1 PVA/CS 共混电纺电纺及同轴电纺纤维的结构分析51-54
• 3.4.2 透射电镜分析54-55
• 3.4.3 红外光谱分析55
• 3.4.4 溶胀性能分析55-56
• 3.4.5 电纺膜的体外释放过程分析56-58
• 3.4.6 不同推进速度的同轴电纺膜的释药行为分析58-59
• 3.4.7 释药机理的研究59-62
• 3.5 本章小结62-65
• 第4章 全文主要结论65-67
• 参考文献67-79
• 攻读硕士期间已发表的论文79-81
• 致谢81

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