磁性殼聚糖復(fù)合材料的制備及性能研究.pdf

1、殼聚糖(Chitosan，以下簡(jiǎn)稱CS)具有生物相容性好、易生物降解、無(wú)毒、環(huán)境友好等特性；殼聚糖及其衍生物有著廣泛的用途，特別是在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域，可用作藥物載體、人工軟組織材料(如人工皮)等。在眾多實(shí)驗(yàn)研究中，通常把殼聚糖制備成微球或者水凝膠，以此為載體包覆藥物或者直接加以應(yīng)用。作為緩釋藥物系統(tǒng)載體的微球要求具有較小的粒徑(用作注射用緩釋制劑時(shí)，微球粒徑必須符合藥典規(guī)定，即粒徑大于15μm的微球數(shù)目不能超過(guò)10％，而當(dāng)微球粒徑處于納米級(jí)

2、時(shí)，其性能更加優(yōu)越，應(yīng)用更廣泛)，而且分布要窄。作為人工軟組織材料，尤其是人工軟骨的替代材料，要求制備的水凝膠不但要有一定的吸水性能，而且要有較高的力學(xué)性能。有文獻(xiàn)報(bào)道，在制備微球或水凝膠材料時(shí)，加入磁性顆粒，能更好的改善材料的性能，且引入磁性能，有望制備新型的智能材料。針對(duì)以上目標(biāo)，本論文以自制納米Fe3O4為基礎(chǔ)，主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下： 1.采用超聲波輔助化學(xué)共沉淀法制備納米Fe3O4。 以FeCl3·6H2O和F

3、eSO4·7H2O為鐵源，NH3·H2O為堿，用化學(xué)共沉淀法制備納米Fe3O4時(shí)，引入超聲波的作用。結(jié)果表明，控制超聲時(shí)間為60min，鐵離子濃度為0.1mol/L，氨水濃度為0.15mol/L，反應(yīng)溫度為50℃，制得的微粒粒徑最小，為11.8nm。用該方法制備的納米Fe3O4微粒與采用攪拌方式進(jìn)行制備的納米Fe3O4微粒相比，超聲方式制備的納米Fe3O4微粒粒度分布范圍更窄，粒徑更小，而且成球性較好，無(wú)明顯團(tuán)聚現(xiàn)象。 2.采用

4、單凝聚法制備殼聚糖磁性微球。 以自制的納米Fe3O4為磁源，以三聚磷酸鈉(trimeric sodium phosphate，以下簡(jiǎn)稱TPP)為凝聚劑，與殼聚糖之間通過(guò)離子凝膠反應(yīng)制備殼聚糖磁性微球。在確定殼聚糖溶液濃度為1.5mg/ml時(shí)，通過(guò)正交實(shí)驗(yàn)法得出最佳實(shí)驗(yàn)條件為：m(Fe3O4)/m(CS)=1:2，m(CS)/m(TPP)=4:1，反應(yīng)時(shí)間為8h，反應(yīng)溫度為60℃和攪拌速率為800r/min。通過(guò)X射線衍射、TEM

5、、紅外和VSM四種表征方法對(duì)最佳實(shí)驗(yàn)條件下制備的樣品進(jìn)行表征，得出微球平均粒徑為13.2nm，粒度分布為5nm-40nm，大部分微球粒徑為十幾個(gè)納米，且粒子形貌基本為球狀。微球具有較強(qiáng)的磁性，且其磁性能接近超順磁性，納米Fe3O4與CS之間發(fā)生了交聯(lián)作用。單凝聚法簡(jiǎn)捷易行，所需設(shè)備簡(jiǎn)便，有利于大批量生產(chǎn)。 3.為改善水凝膠的力學(xué)性能，把殼聚糖( CS)與聚乙烯醇(polyvinylalcohol.以下簡(jiǎn)稱PVA)結(jié)合，制備了系列

6、水凝膠。 采用直接將PVA與CS共混制備了A系列水凝膠；采用把PVA與CS共混后，加入TPP進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)制備了B系列水凝膠；采用把PVA與CS共混后，再加入市售微米級(jí)Fe3O4顆粒，然后才加入TPP進(jìn)行交聯(lián)反應(yīng)制備了C系列水凝膠；采用先制備殼聚糖磁性微球，然后再把自制殼聚糖磁性微球作為磁性顆粒直接與PVA共混制備了D系列水凝膠。 水凝膠的溶脹性能、再溶脹性能和力學(xué)性能皆受制備方式、凍融次數(shù)和磁性顆粒含量的影響。制備方式、

7、凍融次數(shù)和磁性顆粒含量對(duì)溶脹性能、再溶脹性能的影響具有一致性，而對(duì)力學(xué)性能的影響剛好與對(duì)溶脹性能、再溶脹性能的影響相反。所有水凝膠樣品的溶脹率介于2.54～13.7，拉伸模量介于0.30MPa～3.32MPa，彈性模量介于0.56MPa～5.02MPa，改變水凝膠制備條件，水凝膠的溶脹率和力學(xué)性能可以在上述范圍內(nèi)調(diào)節(jié)。水凝膠的磁性能受磁性顆粒含量、磁性顆粒種類和凍融次數(shù)的影響，其中磁性顆粒含量的影響最大，磁性顆粒的種類和凍融次數(shù)的影響較