生物可降解導電聚膦腈高分子的合成及性能研究.pdf

1、導電高分子是一類新興的功能聚合物，近年來的研究發(fā)現(xiàn)，導電高分子不僅具有良好的生物相容性，而且能調(diào)節(jié)細胞的多重功能(如黏附、增殖、遷移和分化、DNA的合成、蛋白質(zhì)的分泌等)，在生物醫(yī)學工程領域具有廣泛的應用前景和重要的研究價值。本論文以周圍神經(jīng)修復為研究背景，設計合成既具有電活性，同時又具有良好生物相容性和可生物降解性的聚膦腈高分子材料，并對其結(jié)構(gòu)和性能進行表征。通過體外RSC96細胞與材料作用，并輔以電刺激對其進行生物學和電活性評價。本

2、文將電活性和生物降解性的概念同時引入高分子材料的合成，為周圍神經(jīng)組織工程材料的研究開辟了一條新的途經(jīng)。主要內(nèi)容如下：
　　 合成了兩種苯胺低聚體：苯胺四聚體和苯胺五聚體。探討了苯胺四聚體合成過程中的反應溫度、氧化劑的用量、質(zhì)子酸的種類和濃度等因素對產(chǎn)率的影響。對合成苯胺五聚體的雙向增長和單向增長兩種方法進行比較，單向增長法能制備產(chǎn)率和純度均較高的苯胺五聚體。利用傅立葉紅外光譜(FT-IR)、核磁共振(1H-NMR、13C-NMR

3、)、紫外可見光譜(UV-Vis)表征了苯胺四聚體和五聚體結(jié)構(gòu)，分別采用循環(huán)伏安法(CV)和四點探針法表征了電化學性能和電導率。以六氯環(huán)三膦腈為原料，通過熱開環(huán)聚合方法，合成線性聚二氯膦腈，并研究了聚合過程中的溫度、聚合時間等因素對產(chǎn)率的影響。
　　 通過親核取代反應，首先制備兩種由可降解基團單取代的聚膦腈高分子材料：聚[雙(甘氨酸乙酯)]膦腈(PGEE)和聚甲基苯氧基膦腈(PMPP)。在此基礎上，將導電苯胺低聚物和可降解基團與聚

4、二氯膦腈接枝，合成兩種由導電基團和可降解基團混合取代的聚膦腈導電高分子材料：聚[(甘氨酸乙酯/苯胺五聚體)膦腈](PGAP)、聚[(對甲基苯氧基)/(苯胺四聚體)膦腈](PMAP)。研究了混合取代聚膦腈合成過程中取代基加入順序、反應溫度等對產(chǎn)率的影響。采用FT-IR、1H-NMR、UV-Vis、31P-NMR等分析方法表征合成聚合物的結(jié)構(gòu)，利用CV、四點探針法對合成的導電聚合物的電化學性能進行測試和表征。結(jié)果表明：合成的導電聚膦腈高分子

5、具有類似苯胺低聚體的化學氧化特征，并能進行質(zhì)子酸的摻雜；四點探針法測得PGAP的電導率為2×10-S/cm，PMAP的電導率為1.45×10-6 S/cm。前者比后者具有更好的電化學性能，與生物電的電導率相近。采用凝膠滲透色譜法(GPC)測試PGAP的分子量：Mw=2.1×105，Mn=6.2×104，分子量分布d=3.42。
　　 對合成的聚合物PGEE、PMPP、PGAP、PMAP進行體外降解研究。測定降解過程中降解介質(zhì)pH

6、值、失重率變化和采用掃描電子顯微鏡(SEM)觀察材料微觀結(jié)構(gòu)變化表明：聚膦腈的降解性能與側(cè)基的性質(zhì)有密切的關(guān)系，PGAP、PGEE材料比PMAP和PMPP材料具有更好的降解性能。PGAP、PGEE材料在降解過程中溶液的pH值略呈上升的趨勢，基本處于中性。
　　 將RSC96細胞與PGAP、PMAP材料體外聯(lián)合培養(yǎng)，通過細胞增殖、細胞毒性、溶血試驗、SEM觀察進行生物學評價。噻唑藍(MTT)比色法表明PGAP材料能促進細胞的增殖；

7、熒光探針技術(shù)測試細胞毒性表明導電材料PGAP與對照組PDLLA一致；溶血試驗表明PGAP材料的溶血率符合醫(yī)用材料的溶血要求；SEM觀察表明兩種材料都具有良好的神經(jīng)細胞親和性。
　　 設計和制備了電刺激裝置，通過設計的電刺激實驗，研究PGAP材料在有無電刺激以及電刺激不同方式下，對RSC96細胞生長、增殖的影響。比較了不導電材料PDLLA、PGEE在有無電刺激的條件下對RSC96細胞生長情況。探討了不同電壓和時間的電刺激對細胞的增