甘露糖醇-聚乳酸组织工程材料的结构设计及改性研究

论文摘要

以辛酸亚锡/氧化锌（ZnO/Sn（Oct）2）为催化剂,在400Pa的条件下,由L-乳酸制得L-丙交酯。利用甘露糖醇分子中具有六个羟基的特点,让L-丙交酯在其分子上聚合而生成具有六个聚乳酸侧链的六臂甘露糖醇-聚乳酸（ML-PLLA）,然后再用戊二酸酐和L-谷氨酸对ML-PLLA进行改性,分别得到偶联化的甘露糖醇-聚乳酸（ML-PLLA/GA）和L-谷氨酸封端的甘露糖醇-聚乳酸（ML-PLLA-GC）。借助IR、1HNMR、UV、DSC、TG等分析手段对材料进行了表征,并考察了戊二酸酐和L-谷氨酸对甘露糖醇-聚乳酸性能的影响,实验结果表明: 以.ZnO/Sn（Oct）2为催化剂制备L-丙交酯比单一的ZnO或Sn（Oct）2的催化活性要高,其最佳制备条件为:m（ZnO）:m（辛酸亚锡）=1:2,催化剂的用量为反应物总质量的2.0%,压力为400Pa,温度为180—210℃。在这条件下进行反应,丙交酯的收率高达45.2%。 L-丙交酯在甘露糖醇分子上引发聚合得到的ML—PLLA具有低熔体粘度的特性。随着投料中甘露糖醇占的比例增加,ML—PLLA的分子量相对降低,其熔点也相对降低,同时Mw/Mn降低,即分子量分布变窄。此外,合成ML—PLLA所需的时间也比合成PLLA要短。 采用戊二酸酐偶联ML—PLLA,并将ML—PLLA端基的-OH变成-COOH而得到的ML-PLLA/GA具有较好的性能:与ML—PLLA相比,ML-PLLA/GA具有更高拉伸强度、较低的熔点、较高的耐热稳定性和良好的降解性能,其吸水性能也得到大大提高。ML—PLLA侧链长短对ML-PLLA/GA吸水性能有很大影响:ML—PLLA侧链越短,则以此制得的ML-PLLA/GA吸水性能越高,反之则低。因此可以通过控制ML—PLLA侧链长短来控制产物的吸水性能。 将活化的L-谷氨酸和活化的ML—PLLA在DMSO溶剂中反应可得到氨基酸封端的ML-PLLA-GC,ML-PLLA-GC能使茚三酮的丙酮溶液发生显色反应。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 聚乳酸的合成
• 1.2.1 直接缩聚
• 1.2.2 丙交酯开环聚合
• 1.3 组织工程支架材料
• 1.3.1 组织工程的定义
• 1.3.2 组织工程的起源、发展及意义
• 1.3.3 组织工程支架材料的分类
• 1.3.4 支架材料在组织工程中的作用
• 1.4 细胞在生物材料表面的粘附机理及细胞亲和性的改进
• 1.4.1 粘附机理
• 1.4.2 影响细胞粘附的因素
• 1.4.3 组织工程支架材料的细胞亲和性的改进
• 1.5 聚乳酸组织工程支架材料的最新进展
• 1.6 选题的目的意义及创新之处
• 参考文献
• 第二章 L-丙交酯的合成与表征
• 2.1 前言
• 2.2 原料、试剂和仪器
• 2.2.1 原料和试剂
• 2.2.2 仪器
• 2.3 L-丙交酯的表征
• 2.4 L-丙交酯的合成与提纯
• 2.4.1 合成机理
• 2.4.2 合成方法
• 2.4.3 提纯
• 2.5.结果与讨论
• 2.5.1 不同催化剂对丙交酯收率的影响
• 2.5.2 催化剂用量对丙交酯收率的影响
• 2.5.3 连续通氮气和连续减压抽气对蒸出丙交酯的影响
• 2.5.4 接收器的设计和使用效果
• 2.5.5 产物的鉴别
• 2.5.5.1 红外光谱分析
• 2.5.5.2 熔点分析
• 2.6 本章小结
• 参考文献
• 第三章 六臂状甘露糖醇-聚L哥L酸（ML-PLLA）的合成与性能研究
• 3.1 前言
• 3.2 原料、试剂和仪器
• 3.2.1 原料和试剂
• 3.2.2 仪器
• 3.3 六臂ML-PLLA的合成
• 3.3.1 L-丙交酯法合成ML-PLLA
• 3.3.1.1 L-丙交酯法合成ML-PLLA的机理
• 3.3.1.2 L-丙交酯法合成ML-PLLA的步骤
• 3.3.2 L-乳酸法合成ML-PLLA
• 3.4 六臂ML-PLLA的综合表征
• 3.5 结果与讨论
• 3.5.1 ML-PLLA的红外谱图解析
• 1H-NMR解析'>3.5.2 ML-PLLA的¹H-NMR解析
• 3.5.3 ML-PLLA的GPC表征
• 3.5.4 ML-PLLA的WAXD分析
• 3.5.5 甘露糖醇和丙交酯的投料比对合成ML-PLLA性能的影响
• 3.5.5.1 不同投料比对ML-PLLA的粘度和分子量的影响
• 3.5.5.2 不同投料比对ML-PLLA熔点的影响
• 3.5.5.3 不同投料比对ML-PLLA分解温度的影响
• 3.5.6 ML-PLLA降解性能的研究
• 3.5.6.1 降解时间对重量失重的影响
• 3.5.6.2 降解时间对重均分子量的影响
• 3.6 本章小结
• 参考文献
• 第四章 戊二酸酐改性六臂甘露糖醇-聚L-乳酸的性能研究
• 4.1 前言
• 4.2 ML-PLLA端基的酸化
• 4.2.1 原料和试剂
• 4.2.2 ML-PLLA-GA的合成方法
• 4.2.3 ML-PLLA-GA的红外光谱表征
• 4.2.4 ML-PLLA-GA的红外光谱分析
• 4.3 戊二酸酐偶联ML-PLLA并端基酸化
• 4.3.1 原料和试剂
• 4.3.2 ML-PLLA／GA的合成方法
• 4.3.3 结果与讨论
• 4.3.3.1 ML-PLLA／GA的结构表征
• 4.3.3.1.1 ML-PLLA／GA的红外光谱分析
• 1H-NMR谱图分析'>4.3.3.1.2 ML-PLLA／GA的¹H-NMR谱图分析
• 4.3.3.2 ML-PLLA／GA的GPC测试分析
• 4.3.3.3 ML-PLLA／GA的拉伸强度测试
• 4.3.3.4 ML-PLLA／GA的热性能
• 4.3.3.5 ML-PLLA／GA的吸水性能
• 4.3.3.6 ML-PLLA／GA的降解性能研究
• 4.4 本章小结
• 参考文献
• 第五章 L-谷氨酸修饰甘露糖醇-聚L-乳酸端基及其表征
• 5.1 前言
• 5.2 原料、试剂和仪器
• 5.2.1 原料和试剂
• 5.2.2 仪器
• 5.3 谷氨酸封端甘露糖醇-聚L-乳酸（ML-PLLA-GC）的合成
• 5.3.1 ML-PLLA-GC的合成
• 5.3.2 ML-PLLA-GC的冷冻浓缩
• 5.3.3 ML-PLLA-GC的提纯
• 5.4 ML-PLLA-GC的综合表征
• 5.5 结果与讨论
• 5.5.1 产物的显色反应
• 5.5.2 反应时间对合成ML-PLLA-GC的影响
• 5.5.3 ML-PLLA-GC的红外光谱分析
• 5.5.4 ML-PLLA-GC的紫外光谱分析
• 5.5.5 ML-PLLA-GC的热分析
• 5.5.5.1 ML-PLLA-GC的DSC分析
• 5.5.5.2 ML-PLLA-GC的TGA分析
• 5.6 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 附录
• 致谢