聚羟基脂肪酸酯嵌段共聚物的合成、表征及生物相容性研究

论文摘要

聚羟基脂肪酸酯（Polyhydroxyalkanoates）是一类微生物发酵、可生物降解的高分子聚酯,因其具有卓越的生物相容性和生物降解性而受到越来越多的关注。本文选用了PHA家族中聚（3-羟基丁酸）（PHB）和聚（3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯）（P3/4HB）为基材,通过化学合成制备得到两个不同系列（PU3/4HB和PHA-b-PPG）的无规多嵌段聚氨酯聚物。PU3/4HB通过使用NMR、FTIR和GPC对所合成的聚氨酯共聚物的检测,验证了预聚和产物的结构,并对预聚体向产物结构的转变进行了分析,证实了预聚体之间按我们的设计进行了聚合反应。示差扫描量热测试（DSC）结果显示PU3/4HB系列聚氨酯只有一个玻璃化转变温度（Tg）,熔融温度较低和结晶度低等特点。热失重分析（TGA）表明产物保持着良好的热稳定性。静态接触角和表面自由能分析说明了产物疏水性较高,表面自由能较低。结合Cell count kit-8 （CCK-8）和L929细胞生长在膜上的SEM图片,说明了所得的PU3/4HB是一个对细胞无毒且细胞生长良好的生物相容材料。在血小板贴附实验中,从SEM图片可以观察到,大量的已经功能已经激活的血小板贴附在材料的薄膜上。在LDH活性测试中,PU3/4HB表现了良好的LDH活性。并结果DSC、接触角和自由能对影响LDH活性的因子进行了分析。对于PHA-b-PPG系列聚氨酯,结合NMR和FTIR的测试结果,证实了预聚体之间反生了聚合反应,制备得到PHA-b-PPG聚氨酯。DSC结果显示PHA-b-PPG聚氨酯只有一个玻璃化转变温度（Tg）,但其Tg随着PHA在产物中的含量而升高;聚氨酯的结晶度与其投料中的PHA-diol的种类和投料比密切相关。TGA测试表明产物保持着良好的热稳定性。对PHA-b-PPG聚氨酯进行了CCK-8的检测,发现PHA-b-PPG聚氨酯有效地抵抗细胞的贴附,而且对细胞无毒性,不影响细胞的生长。本文成功合成两个以PHA为基材的不同种类聚氨酯,并改善的PHA种类的生物相容性和血液相容性,这将拓宽PHA的应用领域。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 主要符号对照
• 第一章 引言
• 1.1 可生物降解材料的概述
• 1.2 聚羟基脂肪酸（PHAs）的简介
• 1.2.1 聚羟基脂肪酸（PHAs）的发展史
• 1.2.2 聚羟基脂肪酸（PHAs）的结构及种类
• 1.2.3 PHAs的物化性质
• 1.2.4 P3/4HB的简介
• 1.2.6 PHAs的应用现状
• 1.3 PHA的改性研究
• 1.3.1 PHA的生物改性
• 1.3.2 物理共混改性
• 1.3.3 化学改性
• 1.3.4 表面性能改性
• 1.4 PHAs嵌段共聚物研究进展
• 1.5 止血材料及止血机理
• 1.6 论文的研究目的及意义
• 第二章 实验材料与方法
• 2.1 实验材料
• 2.1.1 主要的原料和试剂
• 2.1.2 常用溶液
• 2.1.3 主要仪器设备
• 2.2 实验方法
• 2.2.1 PHB-diol的制备
• 2.2.2 P3/4HB-diol的制备
• 2.3 PHA聚氨酯的合成
• 2.3.1 PU3/4HB无规多嵌段聚氨酯的合成
• 2.3.2 PHA-b-PPG多嵌段聚氨酯的合成
• 2.4 检测方法
• 2.4.1 分子量和分子量分布表征
• 2.4.2 核磁共振表征
• 2.4.3 傅立叶红外表征
• 2.4.4 热力学性能表征
• 2.4.5 电子扫描显微镜
• 2.4.6 静态接触角测试
• 2.5 生物相容性及血液相容性测试
• 2.5.1 材料成膜
• 2.5.2 细胞培养
• 2.5.3 细胞活力检测
• 2.5.4 血小板贴附
• 2.5.5 乳酸脱氢酶（LDH）总活性比色法定量检测血小板活性
• 第三章 聚氨酯的结果与讨论
• 第一节 产物的表征
• 3.1 预聚体的结构及分子量表征
• 3.2 产物结构表征
• 3.2.1 核磁表征
• 3.2.2 傅立叶红外表征
• 3.3 分子量表征
• 3.4 热力学表征
• 3.4.1 热稳定性表征
• 3.4.2 差示扫描量热法表征
• 3.5 材料的亲疏水性和表面自由能表征
• 第二节 产物生物相容性和血液相容性研究
• 3.6 聚氨酯材料生物相容性研究
• 3.7 PU3/4HB系列聚氨酯血液相容性的研究
• 第四章 结束语
• 参考文献
• 个人简历及发表论文
• 致谢