光聚合仿生生物粘合剂的研究

论文摘要

生物粘合剂是能够应用于生物体组织的具有一定生物相容性和粘合力的医学材料。光聚合技术制备生物粘合剂是一个较新的研究方向,近年来在国际上才有少量报道。与传统应用的代表性生物粘合剂α-氰基丙烯酸酯类和血纤维蛋白胶相比,光聚合制备生物粘合剂具有凝胶速度快、对机体损伤小、单体和树脂来源广泛的优点,特别是对于不规则损伤部位的原位修复,具有可操作性强的优势。本研究受贻贝分泌的带有邻苯二酚结构的聚酚蛋白具有超强耐水性粘结能力的启发,选择邻苯二酚结构作为所制备单体的粘附官能团,分别制备了单官能度带有邻苯二酚结构的多巴胺甲基丙烯酰胺（简称DMA）、双官能度带有邻苯二酚结构的多巴胺甲基丙烯酸酯（简称EGAMA-DOPA）,采用红外、核磁对产物的结构进行了表征；研究了体系的光聚合条件,如单体和引发剂浓度、光强、溶液组成等；采用光聚合动力学测试表征了这两个生物粘合剂体系的凝胶化时间；研究了凝胶的溶胀行为、粘结强度、爆破压以及体外生物相容性。此外,制备了可光交联的壳聚糖衍生物,并以它作为DMA光聚合生物粘合剂体系的交联剂,考查其影响；同时,将所制备的DMA单体用于电纺丝无纺布膜中,提高膜的粘附力,期望在伤口敷料或多层生物修复膜中得到应用。研究得到了如下结论：1、不同组成的DMA溶液紫外光聚合体系,在光强30mw/cm2,加入0.5%引发剂2959的条件下,均能在3-15min内完成凝胶化,对于明胶片材的粘接性能最高可达3.5MPa。爆破压测试显示其对于小鼠皮的密封爆破压最高可达178mmHg。体外细胞毒性试验表明,聚合后的DMA凝胶体系对于小鼠成纤维细胞L929的毒性较小,细胞在凝胶表面贴附、分化较好。2、与DMA溶液的紫外光聚合体系相比,双官能度单体（简称EGAMA-DOPA）为液态,可直接进行无溶剂的光聚合,而且可见光聚合速率明显提高；为改善性能,采用聚乙二醇双甲基丙烯酸酯（简称PEGDMA）与其共聚,该体系的大部分样品在15min内可以完成凝胶化,PEGDMA的引入不但提高了聚合速度,使凝胶化更完全,同时还阻止了单体的游离,提高了生物相容性,使材料韧性更好。3、DMA单体加入到PEO的电纺丝溶液中,通过纺丝后光固化方法,制备了一种具有生物粘附性能的PDMA/PEO纳米纤维无纺布膜,同时这种方法为多层电纺丝膜的层间复合提供了一种新思路。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物粘合剂的发展及现状
• 1.1.1 生物粘合剂简介
• 1.1.2 生物粘合剂的要求
• 1.1.3 生物粘合剂的种类和特点
• 1.2 仿生贻贝足丝蛋白
• 1.2.1 贻贝足丝蛋白的粘附机理
• 1.2.2 仿生贻贝足丝蛋白的应用
• 1.3 光聚合在生物粘合剂中的应用
• 1.3.1 光聚合的机理
• 1.3.2 光聚合在生物粘合中的应用
• 1.4 静电纺丝的概述
• 1.5 课题的提出
• 第二章 多巴胺甲基丙烯酰胺光聚合生物粘合剂
• 2.1 概述
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 试验原料
• 2.2.2 实验仪器
• 2.2.3 多巴胺甲基丙烯酰胺（DMA）的合成
• 2.2.4 壳聚糖十二烷基硫酸钠复合物（SCC）的合成
• 2.2.5 甲基丙烯酸酯接枝的壳聚糖十二烷基硫酸钠复合物（SCC-g-EMA）的合成
• 2.2.6 产物的溶解性表征
• 2.2.7 聚合物凝胶的制备与实时红外的测定
• 2.2.8 凝胶的溶胀动力学研究以及溶液环境对于凝胶材料氧化性的影响
• 2.2.9 凝胶的粘接强度和爆破压
• 2.2.10 微观形貌
• 2.2.11 细胞贴附、生长和繁殖情况
• 2.3 结果与讨论
• 1H-NMR分析'>2.3.1 产物的核磁¹H-NMR分析
• 2.3.2 产物的溶解性
• 2.3.3 凝胶的光聚合动力学研究
• 2.3.4 凝胶溶胀性能
• 2.3.5 凝胶的粘接强度和爆破压
• 2.3.6 凝胶的微观形貌
• 2.3.7 体外细胞毒性
• 2.4 结论
• 第三章 双丙烯酰氧基乙基甲基丙烯酸酯-多巴胺（EGAMA-DOPA）光聚合生物粘合剂
• 3.1 概述
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 试验原料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 丙烯酰氧基乙基甲基丙烯酸酯（EGAMA）的合成
• 3.2.4 双丙烯酰氧基乙基甲基丙烯酸酯-多巴胺（EGAMA-DOPA）的合成
• 3.2.5 EGAMA-DOPA的溶解性
• 3.2.6 聚合物凝胶的制备与光聚合动力学的测定
• 3.2.7 凝胶的溶胀动力学研究
• 3.2.8 凝胶的粘接强度
• 3.2.9 凝胶的力学性能研究
• 3.2.10 微观形貌
• 3.2.11 体外细胞毒性
• 3.3 结果与讨论
• 1H-NMR分析'>3.3.1 产物的红外光谱与核磁¹H-NMR分析
• 3.3.2 产物互溶性表征
• 3.3.3 凝胶的光聚合动力学研究
• 3.3.4 凝胶溶胀性能
• 3.3.5 凝胶的粘接强度
• 3.3.6 凝胶材料的力学性能
• 3.3.7 凝胶的微观形貌
• 3.3.8 体外细胞毒性
• 3.4 结论
• 第四章 电纺丝制备带有粘附性纳米纤维膜作为伤口敷料
• 4.1 概述
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 试验原料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 DMA/PEO静电纺丝制备纳米纤维膜
• 4.2.4 电子扫描显微镜分析
• 4.2.5 材料的亲水性测试
• 4.2.6 XRD分析
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 纳米纤维膜的微观结构
• 4.3.2 纳米纤维膜的亲水性
• 4.3.3 纳米纤维膜的结晶性能
• 4.4 结论
• 第五章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 研究成果及发表的论文
• 作者及导师简介
• 附录