生物降解半互穿网络聚合物的合成及其性能研究

摘要

IPN材料在支架材料上的应用是组织工程研究的一个新领域。本论文首先制备了具有半互穿网络结构(SEMI-IPN)的PVPP/PVA聚合物,研究了聚合条件对其结构与性能的影响；在此基础上,合成生物可降解交联剂,并设计将其引入SEMI-IPN聚合物结构中,从而制备了一种新型的支架材料：生物降解PVPP/PVA半互穿网络聚合物,并对其结构与性能进行了详细研究。论文内容可分为三部分：
　　一,以N-乙烯基吡咯烷酮(NVP)为单体、N,N-亚甲基双丙烯酰胺(BIS)为交联剂,在聚乙烯醇(PVA)水溶液中原位聚合制备了PVPP/PVA半互穿网络聚合物,并对材料的结构和性能进行了研究。结果表明：聚合物具有温敏特性；当nBIS/nNVP为0.018时,SEMI-IPN膜的伸长率和弹性模量达到最大值；增加PVA的含量,SEMI-IPN膜的表面接触角减小,伸长率和弹性模量显著增加。
　　二,以丙交酯和聚乙二醇为原料,采用本体封管聚合方法制备可生物降解双羟基中间体,进一步对其进行丙烯酰基封端制备双乙烯基功能化交联剂；通过GPC、FT-IR和1H NMR对中间体和交联剂进行了分析表征。结果表明,采用本体封管聚合方法制备的中间体的分子量分布集中,且其组成可以通过改变单体投料比进行控制；对双羟基中间体进行丙烯酰基封端成功合成了具有预期结构的双乙烯基生物降解交联剂。
　　三,在前两部分研究基础上,以生物降解的双乙烯交联剂取代BIS,与NVP在PVA水溶液中原位聚合,制备一系列可生物降解的SEMI-IPN材料,并深入研究其结构和性能。结果表明,所制备材料的结构达到预期的设计要求,亲水性及力学性能随单体投料比的变化规律与第一部分实验结果相一致,当nBIO-BIS/nNVP为0.015时,材料的伸长率和弹性模量达到最大值,相对于第一部分实验结果中BIS的使用量(nBIS/nNVP=0.018),略有下降,而其断裂伸长率和弹性模量与第一部分实验结果相比,均有所提高。

目录

摘要

ABSTRACT

目录

第一章 绪论

1 组织工程的研究进展

1.1 概念

1.2 研究现状

2 支架材料

2.1 支架材料的作用及性能要求

2.2 研究现状

2.3 组织工程支架材料的发展趋势

3 本论文所涉及到的生物材料

3.1 聚乙烯吡咯烷酮和交联聚乙烯吡咯烷酮

3.2 聚乙烯醇

3.3 聚乳酸

4 IPN材料在生物材料上的应用

5 论文的立题、研究内容和创新点

5.1 立题

5.2 研究内容

5.3 创新点

第二章 PVP／PVA半互穿网络材料的制备与表征

1 主要试剂和仪器

1.1 实验试剂

1.2 主要仪器

2 聚乙烯吡咯烷酮的合成与表征

2.1 合成

2.2 PVP分子量(K值)的测定

2.3 结果与讨论

3 交联聚乙烯吡咯烷酮的合成与表征

3.1 合成

3.2 吸水率的测定

3.3 结果与讨论

4 PVPP／PVA半互穿网络材料的制备与表征

4.1 半互穿网络结构的制备

4.2 表征方法

4.3 结果与讨论

5 小结

第三章 生物降解交联剂的合成与表征

1 主要试剂和仪器

1.1 主要试剂

1.2 主要仪器

2 材料合成

2.1 PLA-PEG-PLA三嵌段共聚物

2.2 生物降解交联剂

3 结构表征与性能测试

4 结果与讨论

4.1 生物降解交联剂的合成

4.2 分子量分布分析

4.3 红外光谱分析

4.4 核磁共振分析(~1HNMR)

5 小结

第四章 生物降解PVPP／PVA半互穿网络聚合物的合成与表征

1 主要试剂和仪器

1.1 试验试剂

1.2 试验仪器

2 生物降解PVPP／PVA半互穿网络聚合物的制备与表征

2.1 材料的制备

2.2 材料的结构分析与性能表征

3 结果与讨论

3.1 红外谱图分析

3.2 接触角

3.3 吸水率

3.4 力学强度

4 小结

结论

主要参考文献

致谢