湿法纺PEG/PLA和静电纺SF/PLA的研究

摘要

本项研究以具有生物可降解性的材料聚乙二醇(PEG)、聚乳酸(PLA)和丝素蛋白(SF)为原料，以湿法纺丝和静电纺丝为技术加工手段，制备再生长丝和静电纺非织造网。通过扫描电镜、红外光谱、X-衍射和热重分析研究材料的形态特征、内部结构和热学性能。 PEG是一种人工合成的水溶性高分子材料，可生物降解为无毒代谢产物，它是迄今为止被美国FDA认可的唯一可用于食品和药物的高分子材料。本文引入了另一种生物可降解材料——聚乳酸(PLA)，聚乳酸(PLA)由于其良好的生物降解性、生物相容性和可加工性，已经广泛应用到组织工程支架制备中。与天然的细胞外基质(ECM)如胶原和蛋白多糖等相比，PLA材料不仅具有良好的物理机械性能，而且可以通过分子量及分子量分布的调节，以适应不同的需要。并且其加工方法简单多样，可以被加工成长丝，纳米纤维，膜等多种形式。 静电纺丝是目前制备纳米纤维最重要的基本方法，能直接、连续制备聚合物纳米纤维。高静电压使聚合物产生带电射流，射流在电场中拉伸，凝固形成纳米纤维，以无纺布状排列在收集板上。纳米纤维具有纤维纤度低、比表面积大、孔隙率高的特点，因而具有广泛的应用，可作为组织工程支架及生物医用材料以六氟异丙醇(HFIP)为溶剂溶解浓度为10％的2％PEG+98％PLA(W／W)和20％SF+80％PLA两种纺丝溶液，通过湿法纺丝工艺我们成功制得了2％PEG+98％PLA(W／W)的长丝，通过静电纺丝制得了20％SF+80％PLA非织造网。测试分析表明，2％PEG+98％PLA长丝的直径在200微米左右，长丝纤维表面粗糙不平，因而导致了其力学性能不高，不符合生物可降解医用缝合线的力学性能要求。 而静电纺非织造网的形态结构受纺丝工艺参数的影响很大，随着电压的升高，纤维的直径随之减小，层面纤维分布随之密集，孔隙变小；随接收距离的增加，纤维直径随之变小，层面上纤维分布减少，孔隙增大；数据显示在其它工艺参数相同时乙醇处理和汽蒸处理的纤维直径差距不明显，而处理过的都显然要比未处理的纤维直径大。纺丝工艺参数电压和距离的改变以及不同的后处理可以引起特征峰的移动，但是不能对非织造网的分子结构产生明显影响。另外我们发现未处理的网的酰胺I峰值为1634．0 cm-1属于β-折叠特征峰，也就是说不经过后处理，混纺非织造网内的丝素蛋白分子就已经显示为β-折叠构象。从检测到的弱酰胺II吸收峰位置可以看出，非织造网中还是存在部分无规卷曲或α-螺旋构象的。20％丝素蛋白的加入对聚乳酸的分子结构产生了明显的影响，引起了吸收峰明显的移动，吸收强度的减弱与增强，一些峰的消失和一些新峰的出现。X-衍射结果表明：随着距离和电压的增大，衍射峰会明显的变尖变瘦，这说明非织造网的结晶结构和结晶度得到了改善与提高。乙醇后处理会明显改善非织造网的结晶结构，提高结晶度，而蒸汽的后处理效果比乙醇后处理更加明显。TG-DTG分析说明，热稳定性受后处理的影响不是很明显，但可以看出：纺丝距离的增加提高了非织造网的热学稳定性，而电压的增大反而一定程度上降低了非织造网的热稳定性，后处理同样使其热稳定性有一定程度的下降。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章序言

1.1丝素概述

1.2聚乳酸介绍

1.3聚乙二醇介绍

1.4湿法纺丝和静电纺丝比较

1.5本文研究内容

第二章湿法纺丝研究

2.1实验材料与仪器

2.1.1实验材料

2.1.2实验仪器

2.2实验方法

2.2.1纺丝液制备

2.2.2纺丝过程

2.3测试表征

2.4结果讨论

2.4.1显微镜照片

2.4.2红外光谱

2.4.3力学性能

2.5结论

第三章静电纺丝研究综述

3.1静电纺丝的研究历史及现状

3.2静电纺丝装置

3.3静电纺丝纳米纤维的应用

5.3.1 工业领域

3.1.2过滤材料与防护用品中的应用

3.1.3无机纳米材料的制备

3.2生物医学上的应用

3.2.1组织工程中的应用

3.2.2外伤敷料

3.2.3药物缓释中的应用

第四章静电纺丝

4.1试验材料与试验仪器

4.1.1试验材料

4.1.2试验仪器

4.2试验方法

4.2.1丝素溶解与丝素膜的制备

4.2.2静电纺丝装置

4.2.3非制造网后处理

4.2.4电镜扫描、红外吸收光谱测试试样准备

4.2.5纤维直径和纤维毡孔隙测量

4.3结果与讨论

4.3.1扫描电镜结果与分析

4.3.2红外光谱分析

4.3.3 X-衍射分析

4.3.4热重分析(TG-DTG)

4.4 小结

第五章结论及展望

5.1研究结论

5.1.1湿法纺丝研究

5.1.2静电纺丝研究

5.2展望

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

致谢