论文摘要
壳聚糖（Chitosan,以下简称CS）具有生物相容性好、易生物降解、无毒、环境友好等特性;壳聚糖及其衍生物有着广泛的用途,特别是在生物医学领域,可用作药物载体、人工软组织材料（如人工皮）等。在众多实验研究中,通常把壳聚糖制备成微球或者水凝胶,以此为载体包覆药物或者直接加以应用。作为缓释药物系统载体的微球要求具有较小的粒径（用作注射用缓释制剂时,微球粒径必须符合药典规定,即粒径大于15μm的微球数目不能超过10%,而当微球粒径处于纳米级时,其性能更加优越,应用更广泛）,而且分布要窄。作为人工软组织材料,尤其是人工软骨的替代材料,要求制备的水凝胶不但要有一定的吸水性能,而且要有较高的力学性能。有文献报道,在制备微球或水凝胶材料时,加入磁性颗粒,能更好的改善材料的性能,且引入磁性能,有望制备新型的智能材料。针对以上目标,本论文以自制纳米Fe3O4为基础,主要研究内容和结论如下:1.采用超声波辅助化学共沉淀法制备纳米Fe3O4.以FeCl3·6H2O和FeSO4·7H2O为铁源,NH3·H2O为碱,用化学共沉淀法制备纳米Fe3O4时,引入超声波的作用。结果表明,控制超声时间为60min,铁离子浓度为0.1mol/L,氨水浓度为0.15mol/L,反应温度为50℃,制得的微粒粒径最小,为11.8nm。用该方法制备的纳米Fe3O4微粒与采用搅拌方式进行制备的纳米Fe3O4微粒相比,超声方式制备的纳米Fe3O4微粒粒度分布范围更窄,粒径更小,而且成球性较好,无明显团聚现象。2.采用单凝聚法制备壳聚糖磁性微球。以自制的纳米Fe3O4为磁源,以三聚磷酸钠（trimeric sodium phosphate,以下简称TPP）为凝聚剂,与壳聚糖之间通过离子凝胶反应制备壳聚糖磁性微球。在确定壳聚糖溶液浓度为1.5mg/ml时,通过正交实验法得出最佳实验条件为:m（Fe3O4）/m（CS）=1:2,m（CS）/m（TPP）=4:1,反应时间为8h,反应温度为60℃和搅拌速率为800r/min。通过X射线衍射、TEM、红外和VSM四种表征方法对最佳实验条件下制备的样品进行表征,得出微球平均粒径为13.2nm,粒度分布为5nm-40nm,大部分微球粒径为十几个纳米,且粒子形貌基本为球状。微球具有较强的磁性,且其磁性能接近超顺磁性,纳米Fe3O4与CS之间发生了交联作用。单凝聚法简捷易行,所需设备简便,有利于大批量生产。3.为改善水凝胶的力学性能,把壳聚糖（CS）与聚乙烯醇（polyvinylalcohol,以下简称PVA）结合,制备了系列水凝胶。采用直接将PVA与CS共混制备了A系列水凝胶;采用把PVA与CS共混后,加入TPP进行交联反应制备了B系列水凝胶;采用把PVA与CS共混后,再加入市售微米级Fe3O4颗粒,然后才加入TPP进行交联反应制备了C系列水凝胶;采用先制备壳聚糖磁性微球,然后再把自制壳聚糖磁性微球作为磁性颗粒直接与PVA共混制备了D系列水凝胶。水凝胶的溶胀性能、再溶胀性能和力学性能皆受制备方式、冻融次数和磁性颗粒含量的影响。制备方式、冻融次数和磁性颗粒含量对溶胀性能、再溶胀性能的影响具有一致性,而对力学性能的影响刚好与对溶胀性能、再溶胀性能的影响相反。所有水凝胶样品的溶胀率介于2.54～13.7,拉伸模量介于0.30MPa～3.32MPa,弹性模量介于0.56MPa～5.02MPa,改变水凝胶制备条件,水凝胶的溶胀率和力学性能可以在上述范围内调节。水凝胶的磁性能受磁性颗粒含量、磁性颗粒种类和冻融次数的影响,其中磁性颗粒含量的影响最大,磁性颗粒的种类和冻融次数的影响较小。磁性水凝胶样品皆剩磁很少、矫顽力很小,且其大小主要取决于磁性颗粒掺量的大小和磁性颗粒种类,与冻融次数基本没有关系,磁性颗粒掺量越大,剩磁越多,矫顽力越大。磁性颗粒为壳聚糖磁性微球的水凝胶具有接近超顺磁性的磁性能。