無(wú)機(jī)納米粒子-聚合物復(fù)合納米纖維的力學(xué)性能和抗菌性能研究.pdf

1、靜電紡絲納米纖維因其孔隙率高、比表面積大、可塑性強(qiáng)和多變性等特點(diǎn)，具有在生物醫(yī)藥、環(huán)境、電子工程、個(gè)體防護(hù)等領(lǐng)域的潛在應(yīng)用。組織工程材料和傷口敷料是其最重要的研究方向，然而靜電紡絲納米纖維力學(xué)性能和抗菌性能較差。本文就這兩個(gè)性能的優(yōu)化進(jìn)行了以下研究。
　　首先，利用環(huán)氧丙醇在高溫下的開(kāi)環(huán)聚合，納米金剛石（ND）表面被超支化結(jié)構(gòu)的聚甘油（PG）所覆蓋得到ND-PG粒子，再將ND-PG分散在聚乙烯醇（PVA）水溶液中通過(guò)電紡得到納米纖

2、維。傅里葉紅外光譜儀（FTIR）和差示掃描量熱儀（DSC）能夠推出由于PG的引入，粒子和基體間的相互作用力得到增強(qiáng)。通過(guò)透射電鏡（TEM）和沉降實(shí)驗(yàn)，我們可以知道ND-PG親水性和在PVA中的分散性要優(yōu)于 ND。力學(xué)性能測(cè)試結(jié)果顯示，在添加量均為3 wt％時(shí)， ND-PG/PVA比ND/PVA的拉伸強(qiáng)度、楊氏模量和韌性要大60%、51%和59%，這主要?dú)w因于ND-PG表明大量的羥基能夠提高其在基體體中的分散性和與基體間的相互作用力。因此

3、在納米粒子表面修飾上PG是增強(qiáng)無(wú)機(jī)填料/聚合物復(fù)合納米纖維力學(xué)性能非常好的一種方法。此方法同樣適用于其他含有-OH和-COOH的納米粒子增強(qiáng)具有親水性聚合物納米纖維力學(xué)性能的體系。
　　其次，為了同時(shí)增強(qiáng)力學(xué)性能和抗菌性能，我們以具有天然抗菌作用的殼聚糖（CS）和生物可降解性的明膠（GE）復(fù)合物為聚合物基體,以具有生物相容性的四氧化三鐵（Fe3O4）納米粒子為無(wú)機(jī)填料制備 Fe3O4/CS/GE復(fù)合納米纖維。通過(guò)掃描電鏡（SEM）

4、、DSC和熱重分析（TGA）表征可知Fe3O4納米粒子的引入能增大纖維的直徑、提高熱穩(wěn)定性。FTIR和X射線衍射（XRD）能夠推出Fe3O4和基體間通過(guò)氫鍵形成相互作用力。Fe3O4納米粒子的引入使力學(xué)性能得到了大幅提高。力學(xué)拉伸測(cè)試表明，在最佳添加量1 wt%時(shí)，對(duì)CS/GE拉伸強(qiáng)度、楊氏模量和韌性分別提高了128%、155%和100%。這主要?dú)w因于有效的粒子分散和粒子與基體間的相互作用力。此外，F(xiàn)e3O4納米粒子大幅提高了CS/GE

5、對(duì)大腸桿菌和金黃色葡萄球菌的抑菌圈直徑。總之，F(xiàn)e3O4/CS/GE復(fù)合納米纖維由于其較好的力學(xué)性能和抗菌性能將會(huì)是一個(gè)很有應(yīng)用前景的傷口敷料。
　　最后，為了在保證一定力學(xué)性能的前提下進(jìn)一步增強(qiáng)并維持抗菌性能，我們以聚乳酸（PLA）和載藥埃洛石納米管（HNT）粒子為核層，以PVA/CS為殼層，制備載藥核殼納米纖維。由SEM可知，HNT的加入不影響纖維結(jié)構(gòu)。通過(guò)FTIR和DSC的表征可以推出HNT與基體間存在相互作用力。力學(xué)拉伸試