化學-物理法制備多孔納米羥基磷灰石/Ⅰ型膠原/聚乙烯醇復合水凝膠及其性能
發(fā)布時間：2020-12-18 04:46
以納米羥基磷灰石（n-HA）、Ⅰ型膠原（Ⅰ-Col）、聚乙烯醇（PVA）為原料,采用化學-物理交聯(lián)法制備人工角膜支架材料。通過對比測試其含水率、孔隙率、力學拉伸性能、掃描電鏡及紅外光譜,探討了戊二醛加入濃度和冷凍解凍次數(shù)對材料性能的影響。結果表明當m（PVA）∶m（n-HA+Ⅰ-Col）=7∶1,戊二醛濃度為0.04mol/L時,復合水凝膠材料具有較好的綜合性能:含水率為70.41%;孔隙率為58.95%;拉伸強度為3.87 MPa;紅外分析表明原材料與交聯(lián)劑之間產(chǎn)生了交聯(lián)反應;掃描電鏡分析表明經(jīng)冷凍解凍物理交聯(lián)5次,該復合水凝膠呈均勻三維多孔結構;生物相容性實驗測得兔角膜上皮細胞增殖良好,毒性為Ⅰ級,達到國際要求,屬于合格醫(yī)用材料。
【文章來源】：材料導報. 2016年08期 北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
圖１不同戊二醛濃度復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
水率達到最高（７５．９８％）。作為化學交聯(lián)劑的戊二醛可以使Ｃｏｌ分子間相互交聯(lián)呈網(wǎng)狀結構。在ＰＶＡ含量一定的情況下，戊二醛加入的濃度越大，Ｃｏｌ與ＰＶＡ分子間互穿交聯(lián)網(wǎng)絡結構的交聯(lián)度越大，可以吸收更多的水分，因而其含水率增大。但當戊二醛的量過大時，分子鏈間的交聯(lián)度增大，凝膠結構變得致密，導致凝膠含水率下降。從圖２可見，該水凝膠復合材料的含水率隨冷凍解凍物理交聯(lián)次數(shù)的增加而緩慢上升。通過冷凍解凍物理交聯(lián)增加復合材料形成氫鍵的數(shù)目以及孔隙率，故其含水率緩慢上升。另外還測得該復合材料的含水率隨膠原含量的增加而先上升后下降。這是因為膠原是天然支架材料，本身具有大量的羥基和氨基等親水基團，經(jīng)過交聯(lián)后能與ｎ－ＨＡ和ＰＶＡ形成更多孔隙以便吸收更多的水分。但當膠原溶液的用量過多時，水凝膠中非交聯(lián)的膠原量增加、變軟，難包含水分，故引起含水率下降。圖１不同戊二醛濃度復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ圖２不同冷－解凍次數(shù)復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析圖３和圖４給出了不同情況下的復合水凝膠材料的孔隙率。從圖３可見，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝膠的孔隙率隨化學交聯(lián)劑濃度的增加而先上升后下降。這是由于隨戊二醛的濃度增加，復合材料的交聯(lián)度增大，交聯(lián)網(wǎng)絡逐步形成，孔隙率也增大。當戊二醛濃度達到０．０４ｍｏｌ／Ｌ時，復
便吸收更多的水分。但當膠原溶液的用量過多時，水凝膠中非交聯(lián)的膠原量增加、變軟，難包含水分，故引起含水率下降。圖１不同戊二醛濃度復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ圖２不同冷－解凍次數(shù)復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析圖３和圖４給出了不同情況下的復合水凝膠材料的孔隙率。從圖３可見，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝膠的孔隙率隨化學交聯(lián)劑濃度的增加而先上升后下降。這是由于隨戊二醛的濃度增加，復合材料的交聯(lián)度增大，交聯(lián)網(wǎng)絡逐步形成，孔隙率也增大。當戊二醛濃度達到０．０４ｍｏｌ／Ｌ時，復合材料孔隙率最大達到６８．０９％。隨后戊二醛濃度增大，交聯(lián)密度增大，孔徑和孔隙率變校圖４中水凝膠復合材料的孔隙率隨冷凍解凍物理交聯(lián)次數(shù)的增加而逐步上升，冷凍解凍使ＰＶＡ水溶液的分子運動狀態(tài)被“凍結”下來，分子鏈間以范德華力和氫鍵緊密結合，成為緊密有序的微區(qū)“纏結點”。測定得該復合水凝膠材料的孔隙率隨膠原含量的增加而先上升后下降。添加膠原量過多會使非交聯(lián)的膠原量增加，導致復合材料變軟，韌性降低。圖３不同戊二醛濃度復合水凝膠的孔隙率Ｆｉｇ．３Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ圖４不同冷凍解凍次數(shù)復合水凝膠的孔隙率Ｆｉｇ．４Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]SA/PAM/GO納米復合水凝膠的制備和性能[J]. 劉翠云,高喜平,劉捷,湯克勇,陸昶,張玉清. 材料研究學報. 2015(07)
[2]PVA/HA復合雙層水凝膠的制備及性能研究[J]. 沈艷秋,陳凱,戴祖明. 材料導報. 2015(10)
[3]我國角膜病領域的學術發(fā)展方向[J]. 史偉云,謝立信. 中華眼科雜志. 2014 (09)
[4]納米HA/PVA多孔復合水凝膠人工角膜支架材料對兔角膜成纖維細胞生長的影響[J]. 熊潔,鄧應平,王語詩. 重慶醫(yī)學. 2014(09)
[5]化學-物理法制備聚乙烯醇/殼聚糖/納米羥基磷灰石復合水凝膠及其性能[J]. 范志恒,周莉,歐陽君君,羅仲寬,李妙妙. 應用化學. 2014(01)
[6]復合水凝膠人工角膜裙邊支架材料的生物相容性評價[J]. 邱崗峰,石春芝,周金生,麥衛(wèi)馨,歐陽君君,吳三強,丘渭遙. 中國組織工程研究. 2013(03)
[7]羥基磷灰石/膠原蛋白/殼聚糖多孔支架的制備及性能研究[J]. 王靜,陳佳,李音,黃明華,陳慶華. 化工新型材料. 2012(10)
[8]多孔β-磷酸三鈣/殼聚糖/聚乙烯醇復合水凝膠的制備與性能[J]. 歐陽君君,周莉. 應用化學. 2012(09)
[9]Effect of Preparation Methods on Mechanical Properties of PVA/HA Composite Hydrogel[J]. Dekun Zhang~1, Junjie Duan~1, Dagang Wang~2, Shirong Ge~2 1. School of Materials Science and Engineering, China University of Mining and Technology Xuzhou 221116, P. R. China 2. School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2010(03)
[10]膠原蛋白/殼聚糖/羥基磷灰石多孔復合材料的制備與表征[J]. 吳國志,謝安建,沈玉華,李士闊,朱金苗. 安徽大學學報(自然科學版). 2008(03)
本文編號：2923379
【文章來源】：材料導報. 2016年08期 北大核心
【文章頁數(shù)】：6 頁
【部分圖文】：
圖１不同戊二醛濃度復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ
水率達到最高（７５．９８％）。作為化學交聯(lián)劑的戊二醛可以使Ｃｏｌ分子間相互交聯(lián)呈網(wǎng)狀結構。在ＰＶＡ含量一定的情況下，戊二醛加入的濃度越大，Ｃｏｌ與ＰＶＡ分子間互穿交聯(lián)網(wǎng)絡結構的交聯(lián)度越大，可以吸收更多的水分，因而其含水率增大。但當戊二醛的量過大時，分子鏈間的交聯(lián)度增大，凝膠結構變得致密，導致凝膠含水率下降。從圖２可見，該水凝膠復合材料的含水率隨冷凍解凍物理交聯(lián)次數(shù)的增加而緩慢上升。通過冷凍解凍物理交聯(lián)增加復合材料形成氫鍵的數(shù)目以及孔隙率，故其含水率緩慢上升。另外還測得該復合材料的含水率隨膠原含量的增加而先上升后下降。這是因為膠原是天然支架材料，本身具有大量的羥基和氨基等親水基團，經(jīng)過交聯(lián)后能與ｎ－ＨＡ和ＰＶＡ形成更多孔隙以便吸收更多的水分。但當膠原溶液的用量過多時，水凝膠中非交聯(lián)的膠原量增加、變軟，難包含水分，故引起含水率下降。圖１不同戊二醛濃度復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ圖２不同冷－解凍次數(shù)復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析圖３和圖４給出了不同情況下的復合水凝膠材料的孔隙率。從圖３可見，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝膠的孔隙率隨化學交聯(lián)劑濃度的增加而先上升后下降。這是由于隨戊二醛的濃度增加，復合材料的交聯(lián)度增大，交聯(lián)網(wǎng)絡逐步形成，孔隙率也增大。當戊二醛濃度達到０．０４ｍｏｌ／Ｌ時，復
便吸收更多的水分。但當膠原溶液的用量過多時，水凝膠中非交聯(lián)的膠原量增加、變軟，難包含水分，故引起含水率下降。圖１不同戊二醛濃度復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．１Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ圖２不同冷－解凍次數(shù)復合水凝膠的含水率Ｆｉｇ．２Ｈ２Ｏｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｆｒｅｅｚｉｎｇ－ｔｈａｗｉｎｇｃｙｃｌｅｓ２．２孔隙率分析圖３和圖４給出了不同情況下的復合水凝膠材料的孔隙率。從圖３可見，ｎ－ＨＡ／ＰＶＡ／Ｃｏｌ水凝膠的孔隙率隨化學交聯(lián)劑濃度的增加而先上升后下降。這是由于隨戊二醛的濃度增加，復合材料的交聯(lián)度增大，交聯(lián)網(wǎng)絡逐步形成，孔隙率也增大。當戊二醛濃度達到０．０４ｍｏｌ／Ｌ時，復合材料孔隙率最大達到６８．０９％。隨后戊二醛濃度增大，交聯(lián)密度增大，孔徑和孔隙率變校圖４中水凝膠復合材料的孔隙率隨冷凍解凍物理交聯(lián)次數(shù)的增加而逐步上升，冷凍解凍使ＰＶＡ水溶液的分子運動狀態(tài)被“凍結”下來，分子鏈間以范德華力和氫鍵緊密結合，成為緊密有序的微區(qū)“纏結點”。測定得該復合水凝膠材料的孔隙率隨膠原含量的增加而先上升后下降。添加膠原量過多會使非交聯(lián)的膠原量增加，導致復合材料變軟，韌性降低。圖３不同戊二醛濃度復合水凝膠的孔隙率Ｆｉｇ．３Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆｈｙｄｒｏｇｅｌｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｇｌｕｔａｒａｌｄｅｈｙｄｅｃｏｎｃｅｎｔｒａｔｉｏｎｓ圖４不同冷凍解凍次數(shù)復合水凝膠的孔隙率Ｆｉｇ．４Ｐｏｒｏｓｉｔｉｅｓｏｆ
【參考文獻】：
期刊論文
[1]SA/PAM/GO納米復合水凝膠的制備和性能[J]. 劉翠云,高喜平,劉捷,湯克勇,陸昶,張玉清. 材料研究學報. 2015(07)
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[3]我國角膜病領域的學術發(fā)展方向[J]. 史偉云,謝立信. 中華眼科雜志. 2014 (09)
[4]納米HA/PVA多孔復合水凝膠人工角膜支架材料對兔角膜成纖維細胞生長的影響[J]. 熊潔,鄧應平,王語詩. 重慶醫(yī)學. 2014(09)
[5]化學-物理法制備聚乙烯醇/殼聚糖/納米羥基磷灰石復合水凝膠及其性能[J]. 范志恒,周莉,歐陽君君,羅仲寬,李妙妙. 應用化學. 2014(01)
[6]復合水凝膠人工角膜裙邊支架材料的生物相容性評價[J]. 邱崗峰,石春芝,周金生,麥衛(wèi)馨,歐陽君君,吳三強,丘渭遙. 中國組織工程研究. 2013(03)
[7]羥基磷灰石/膠原蛋白/殼聚糖多孔支架的制備及性能研究[J]. 王靜,陳佳,李音,黃明華,陳慶華. 化工新型材料. 2012(10)
[8]多孔β-磷酸三鈣/殼聚糖/聚乙烯醇復合水凝膠的制備與性能[J]. 歐陽君君,周莉. 應用化學. 2012(09)
[9]Effect of Preparation Methods on Mechanical Properties of PVA/HA Composite Hydrogel[J]. Dekun Zhang~1, Junjie Duan~1, Dagang Wang~2, Shirong Ge~2 1. School of Materials Science and Engineering, China University of Mining and Technology Xuzhou 221116, P. R. China 2. School of Mechanical and Electrical Engineering, China University of Mining and Technology, Xuzhou 221116, P. R. China. Journal of Bionic Engineering. 2010(03)
[10]膠原蛋白/殼聚糖/羥基磷灰石多孔復合材料的制備與表征[J]. 吳國志,謝安建,沈玉華,李士闊,朱金苗. 安徽大學學報(自然科學版). 2008(03)
本文編號：2923379
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