新型医用生物材料衣康酸酐改性聚乳酸的合成与性能研究

摘要

聚乳酸具有良好的生物相容性和生物安全性，已成为国内外研究的热点。但同时它的亲水性差、缺少活性生物物质等缺陷限制了其在生物医用材料领域的应用。为了克服这些缺陷，本文研究了一种以聚乳酸为基础的改性材料PITLA。以D,L-丙交酯（D,L-LA）、甲基丙烯酸酐（MAH）和衣康酸酐（ITA）为原料，通过一系列化学反应制备了亲水性强，富含活性基团的PITLA，并用傅里叶变换红外光谱仪和核磁共振波谱仪对PITLA的结构进行了表征，用多角度激光散射仪、差示扫描量热计和一些常规的化学分析方法对其进行理化性能测试，特别是它的体外生物可降解性和亲/疏水性能。为了进一步改进聚合物的性质，还初步探索了二胺改性产物DPITLA，并对其结构进行了表征。主要研究内容和结论如下：
　　1、采用Sn(Oct)2为引发剂，以D,L-丙交酯为原料熔融开环制得PDLLA，并通过Sn(Oct)2的用量来调节PDLLA的分子量，使其为5000左右。再采用甲基丙烯酸酐与PDLLA进行反应，制得PDLLA-MAH，对其结构进行表征。
　　①用FTIR和1HNMR对产物结构进行表征，谱图分析结果表明，MAH与PDLLA成功聚合，获得了PDLLA-MAH，其端基含双键。
　　②对PDLLA-MAH的合成条件进行优化，得到反应的最佳条件为：聚乳酸和甲基丙烯酸酐的摩尔投料比为1：1.5，反应时间为1h，反应温度为50℃，整个反应体系在氮气保护条件下进行。
　　2、以BPO为引发剂，在无水甲苯中，得到产物PITLA。采用正交实验对合成条件进行了优化，并对PITLA的结构进行了红外、核磁表征。
　　①FTIR、1HNMR的分析结果表明，PDLLA-MAH和ITA成功地实现了自由基共聚合，形成了共聚物PITLA。
　　②用罗丹明实验测定PITLA中ITA的含量，发现随着ITA用量的增加，PITLA中ITA的含量也增加，多角度激光光散射仪测定产物分子量，发现ITA用量增加得到的产物分子量下降。
　　③采用PITLA的分子量为主要评价指标，考虑到PITLA中的羧基含量，由正交实验的统计分析结果知PITLA制备的优化条件是：反应温度80℃，反应时间8h，ITA用量为10％，而BPO用量为5%，整个反应在氮气保护下进行，所合成的PITLA分子量Mw=4.783×104，其中ITA含量为5.99%。
　　④DSC分析显示PITLA的玻璃化转变温度和分解温度均高于PDLLA，并在144.4℃出现明显的熔化吸热峰。
　　3、对PITLA的亲/疏水性能和体外降解性能进行了测定。其中，主要考察了PITLA的静态水接触角和吸水率，作为亲/疏水性的评价指标，而降解性能则采用体外实时降解试验来评价。其结果表明：
　　①ITA的含量提高，PITLA的亲水性也随之提高，综合考虑材料的亲水性和分子量等因素，确定ITA用量为10%时合成的PITLA性能最优。
　　②PITLA的降解速率比PDLLA快，其快速降解出现在5～9周中，比PDLLA的快速降解提前了两周，预计在短期治疗中具有一定的优势。
　　4、为解决PITLA降解产物酸性的问题，用己二胺与PITLA进行反应，得到产物DPITLA，在分子中引入了碱性氨基，FTIR、1HNMR的分析结果表明DPITLA的成功合成。茚三酮显色实验定量检测DPITLA中HMD的含量，发现与理论值相一致，当PITLA中ITA含量分别为4.59%和5.99%时，合成的DPITLA中的HMD接枝率对应为4.23%和5.79%。

目录

封面

中文摘要

英文摘要

目录

1 绪 论

1.1 问题的提出及研究意义

1.2 国内外研究现状

1.3 本文的研究目的和研究内容

1.4 本文的创新之处

2 PDLLA-MAH的合成与表征

2.1 引言

2.2 材料和方法

2.3 实验结果

2.4 讨论

2.5 本章小结

3 PITLA的合成与表征

3.1 引言

3.2 材料和方法

3.3 实验结果

3.4 讨论

3.5 小结

4 PITLA的亲/疏水性能研究

4.1 引言

4.2 材料和方法

4.3 实验结果

4.4 讨论

4.5 本章小结

5 PITLA的体外降解性能研究

5.1 引言

5.2 降解模型的确定

5.3 实验方法

5.4 实验结果

5.5 讨论

5.6 本章小结

6 DPITLA的初步合成探索

6.1 引言

6.2 实验材料与方法

6.3 实验结果

6.4 讨论

6.5 本章小结

7 结论与展望

7.1 结论

7.2 后续工作的展望

致谢

参考文献

附 录