改性甲殼素晶須-聚乳酸納米復合材料的制備及其性能研究.pdf

1、聚(L-乳酸)（PLLA）因其良好的生物相容性、可降解吸收性以及良好的力學和加工性能，在生物醫(yī)學材料領域得到了廣泛應用；然而，作為一種硬組織修復材料，如骨釘骨板，其機械強度仍然不夠理想；另外，聚乳酸在人體內的降解產物顯酸性，容易引起炎癥反應，并且，材料的降解速率難以調控。因此，有必要對聚乳酸材料進行適當的改性，以提高材料的力學性能、降低炎癥反應以及調控材料的降解速率。
　　甲殼素是一種天然的弱堿性多糖，具有良好的生物相容性、強的親

2、水性和優(yōu)異的成骨活性。甲殼素晶須（CHW）是通過酸解甲殼素得到的單個的甲殼素微晶，具有優(yōu)異的力學強度和模量，是一種理想的聚合物納米填料。本論文擬采用甲殼素晶須來增強增韌聚乳酸材料，并且，通過晶須表面接枝改性來解決晶須在基體中的分散性以及與基體的界面相容性；同時，利用甲殼素晶須的弱堿性一定程度中和聚乳酸的酸性降解產物，并調控聚乳酸材料的降解速率。
　　為此，本文首先以甲殼素為原料，采用酸解法制備了CHW；進一步利用甲殼素表面的活性羥

3、基或氨基引發(fā)L-丙交酯在溶液條件下開環(huán)聚合，通過改變L-丙交酯與甲殼素晶須的投料比獲得了不同接枝率的CHW-g-PLLA。采用FESEM、TEM、AFM、POM、IR、XRD和TG對改性前后晶須的形貌和尺寸、化學組成、結晶性能以及熱穩(wěn)定性進行了研究。結果表明：制備的CHW為納米級尺寸的針棒狀晶須，表面接枝改性對晶須的形貌和結晶性能影響不大，但接枝改性后的晶須在水和乙醇中的分散性明顯得到改善，接枝改性后的晶須尺寸相對變??；接枝改性晶須表面

4、聚乳酸鏈段的接枝率可以在一定程度上通過改變原料投料比進行調控。
　　然后，通過溶液澆鑄法制備了純 PLLA和不同質量配比的CHW/PLLA、CHW-g-PLLA/PLLA納米復合膜，對復合膜的結晶性能、熱性能、斷面形貌、拉伸性能、溶脹性能、親/疏水性和體外細胞相容性進行了研究。結果表明，CHW和CHW-g-PLLA作為異相成核劑，顯著提高了基體 PLLA的結晶速率，從而得到尺寸較小的球晶；CHW和CHW-g-PLLA均能夠提高基體

5、PLLA的拉伸強度和模量，且在晶須含量為5％時達到最大，同時，CHW-g-PLLA/PLLA復合膜組的力學性能顯著優(yōu)于相應的CHW/PLLA。CHW和CHW-g-PLLA的加入，顯著改善了基體PLLA的親水性和溶脹性能，以及聚乳酸材料的體外細胞相容性。
　　最后，采用熔融共混/注射成型法制備了純PLLA樣條和不同質量配比的CHW/PLLA、CHW-g-PLLA/PLLA納米復合樣條，對樣條的力學性能、界面相容性、結晶性能和體外降解

6、性等進行了研究。結果表明：CHW-g-PLLA與基體PLLA的界面相容性優(yōu)于相應的CHW；CHW/PLLA和CHW-g-PLLA/PLLA樣條的強度、模量和韌性均在晶須含量為5%時達到最優(yōu)，且CHW-g-PLLA/PLLA的強度和模量優(yōu)于CHW/PLLA。DSC結果表明，隨CHW和CHW-g-PLLA含量增加，材料的等溫結晶溫度和熔融溫度降低，而隨著降溫速率的升高，材料的結晶溫度和熔融溫度均明顯降低。體外降解實驗結果表明：在降解的前期，