靜電紡絲法制備PLA-CDA-HA三元復(fù)合材料及其性能研究.pdf

1、聚乳酸(PLA)是一種可完全生物降解的新型環(huán)境友好型材料，其最終產(chǎn)物為乳酸，可隨人體新陳代謝而排出體外。但它同時(shí)存在著性脆、力學(xué)性能差、熱穩(wěn)定性差等一系列問(wèn)題，限制了其在生物材料方面的應(yīng)用。羥基磷灰石(HA)具有良好的骨誘導(dǎo)和傳導(dǎo)性，但材料存在彈性模量大、韌性差、加工成型性差等缺點(diǎn)，使得其作為人體中骨支架材料的承重構(gòu)件略顯不足。二醋酸纖維素酯(CDA)是天然纖維素的衍生物，具有良好的生物可降解性和生物相容性，不會(huì)引起生物不良反應(yīng)，與聚乳

2、酸復(fù)合后可以提升材料的剛度和強(qiáng)度。本論文設(shè)計(jì)的PLA/CDA/HA三元復(fù)合材料，結(jié)合了聚乳酸的生物可降解性、二醋酸纖維素酯的高強(qiáng)度、羥基磷灰石的生物活性，可能成為一種兼具生物活性和生物可降解性的新型骨工程材料。
　　本論文以辛酸亞錫為催化劑，CDA為接枝骨架，真空熔融條件下通過(guò)meso-丙交酯的開(kāi)環(huán)聚合反應(yīng)，制備了一種新型PLA-g-CDA共聚物。結(jié)果表明:原料meso-丙交酯與CDA的投料比為4∶1，催化劑辛酸亞錫用量為CDA質(zhì)

3、量的5％，反應(yīng)溫度140℃，反應(yīng)時(shí)間30min時(shí)，產(chǎn)物的接枝率較高。經(jīng)過(guò)接枝改性后的PLA-g-CDA的拉伸斷裂強(qiáng)度有了比較明顯的提高，材料的韌性減小。隨著PLA接枝率的升高，以接枝共聚物為相容劑，PLA/CDA共混體系更容易成膜，相容性和力學(xué)性能都得到改善。
　　采用兩步法對(duì)HA表面進(jìn)行聚乳酸的接枝。首先用乳酸對(duì)HA表面進(jìn)行改性，然后以辛酸亞錫為催化劑，真空熔融條件下將meso-丙交酯與改性HA聚合，制備一種PLA-g-HA共聚

4、物。結(jié)果表明:接枝產(chǎn)物中存在聚乳酸鏈段且HA粒子表面被聚乳酸包覆。HA粒子表面的聚乳酸接枝率達(dá)到37.6％。經(jīng)過(guò)接枝改性后的PLA-g-HA在氯仿中的懸浮分散性好，HA粒子與有機(jī)物的相容性有了比較明顯的增強(qiáng)。
　　采用靜電紡絲工藝制備PLA/CDA/HA復(fù)合纖維，研究了其體外培養(yǎng)和降解性能。結(jié)果表明:經(jīng)過(guò)HA改性的纖維呈現(xiàn)較強(qiáng)的親水性且通過(guò)接枝改性得到的PLA/CDA/HA纖維的吸水率和失重率都是最高。經(jīng)過(guò)HA改性纖維的浸泡液pH

5、變化較為穩(wěn)定且PLA/CDA/HA纖維的pH值基本保持不變。HA顆?？梢院芎玫恼T導(dǎo)類骨磷灰石在纖維表面的形成和生長(zhǎng);不同HA的摻雜方式導(dǎo)致HA顆粒在纖維中不同的存在形式;通過(guò)接枝改性得到的PLA/CDA/HA纖維中的HA顆粒與纖維相容性好，有分子水平上的連結(jié)且分布均勻，在體外培養(yǎng)8周后纖維表面類骨磷灰石的生長(zhǎng)情況最好，體現(xiàn)出優(yōu)秀的生物活性。各纖維在降解28天后出現(xiàn)不同程度的溶脹和斷裂現(xiàn)象。PLA/CDA/HA纖維的斷裂程度最大，體現(xiàn)出較