O-羧甲基甲壳素分子结构对其交联三维多孔支架性能的影响

发布时间：2017-04-18 07:21

  本文关键词：O-羧甲基甲壳素分子结构对其交联三维多孔支架性能的影响，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：以α-甲壳素为原料,氯乙酸为改性剂,采用碱化甲壳素氯乙酸取代法在α-甲壳素糖环羟基定位接上羧甲基得到系列O-羧甲基甲壳素。采用元素分析方法、电位滴定法、傅里叶变换红外光谱(FTIR)、核磁共振氢谱(1HNMR)、X射线衍射(XRD)及热分析(TG/DSC)表征系列O-羧甲基甲壳素的结构。以水溶性1-乙基-(3-二甲基氨基丙基)-碳二亚胺盐酸盐(EDC)为交联脱水剂,N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)为催化剂,采用溶胶-凝胶冷冻干燥法制备交联O-羧甲基甲壳素三维多孔支架。采用扫描电镜观察支架的表面形态、微孔分布情况及孔径大小,采用体积排出法测量支架的孔隙率,采用高温浸泡重量损失法测定支架的交联程度,采用磷酸缓冲溶液(p H=7.4)浸泡法测定支架的溶胀性能,采用XRD测定支架的结晶度,采用TG/DSC测定支架的热稳定性,采用拉力机测定支架的力学性能,采用溶菌酶溶液浸泡法测定支架的体外酶解性能。研究O-羧甲基甲壳素的脱乙酰度(DD)、取代度(DS)对支架各项性能的影响。在O-羧甲基甲壳素中加入羟基磷灰石(HAP)以探索HAP对支架各项性能的影响。O-羧甲基甲壳素的制备和表征结果表明:通过控制反应物的摩尔比(甲壳素重复单元:氯乙酸:Na OH)、反应时间及反应温度可以制得系列DD不同、DS相近和DS不同、DD相近的水溶性O-羧甲基甲壳素产物,其中:反应物摩尔比(甲壳素重复单元:氯乙酸)主要影响产物DS,Na OH质量百分比浓度、反应时间和反应温度主要影响产物DD。O-羧甲基甲壳素产物的结晶度随其DD、DS的增大而降低,此外,O-羧甲基甲壳素的热稳定性较甲壳素显著下降,水溶性和吸水性较甲壳素明显增强。研究结果表明:交联O-羧甲基甲壳素支架的孔径随O-羧甲基甲壳素的DD增大而减小,随DS增大而增大。支架的交联程度和孔隙率随O-羧甲基甲壳素的DD增大而增大,随DS的增大而减小。交联支架溶胀率随O-羧甲基甲壳素的DD增大而减小,随DS增大而增大。交联支架的拉伸强度随O-羧甲基甲壳素的DD增大而增大,随DS增大而减小,最大断裂伸长率随DD增大而减小,随DS增大而增大。交联支架体外酶解时间随O-羧甲基甲壳素的DD增大而增加,随DS增大而减少。以DD=0.53、DS=0.61的O-羧甲基甲壳素为生物材料,采用溶胶-凝胶冷冻干燥法制备的交联支架孔隙率比较高(93.52±4.68%),溶胀率较高(1402±70%),交联程度也较高(93.4±4.6%),微孔分布均匀且微孔间相互连通,孔径大小在100~200μm,拉伸强度可达0.183±0.009 MPa,最大断裂伸长率为18.7±0.9%,该支架在0.2 mg/m L溶菌酶溶液中17 d可以降解至10%以下,符合软组织工程支架降解性能的要求。在O-羧甲基甲壳素中加入等量纳米羟基磷灰石(HAP)制备交联CMC-HAP支架,并测试支架各项性能。实验结果表明:HAP的加入降低了CMC-HAP交联支架的孔隙率、溶胀率、交联程度及拉伸强度,同时增加了低DD的O-羧甲基甲壳素支架体外酶解时间。以DD=0.53、DS=0.61的O-羧甲基甲壳素为生物材料,采用溶胶-凝胶冷冻干燥法制备的交联O-羧甲基甲壳素及CMC-HAP支架微孔间相互连通,具有较高的孔隙率(90%)、较高的溶胀率(1000%)、较好的力学性能和生物降解性能,各项性能基本满足软组织工程支架的要求,具有作为软组织工程支架材料的潜在应用前景和价值。
【关键词】：O-羧甲基甲壳素 脱乙酰度 取代度 羟基磷灰石 软组织工程支架 溶胶-凝胶冷冻干燥法
【学位授予单位】：深圳大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R318.08;O636
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 前言13-31
• 1.1 软组织13-14
• 1.1.1 软组织概述13
• 1.1.2 软组织修复方法及其发展13-14
• 1.2 组织工程支架14-24
• 1.2.1 组织工程支架材料15-16
• 1.2.2 组织工程支架材料分类16-20
• 1.2.2.1 天然支架材料16-18
• 1.2.2.2 人工合成支架材料18-19
• 1.2.2.3 复合支架材料19-20
• 1.2.3 组织工程支架的交联方法20-21
• 1.2.4 组织工程支架的制备方法21-24
• 1.3 甲壳素、羟基磷灰石的概述24-25
• 1.3.1 甲壳素24-25
• 1.3.2 羟基磷灰石25
• 1.4 O-羧甲基甲壳素25-28
• 1.4.1 O-羧甲基甲壳素的结构与性质25-26
• 1.4.2 O-羧甲基甲壳素的脱乙酰度26
• 1.4.3 O-羧甲基甲壳素的取代度26
• 1.4.4 O-羧甲基在甲壳素分子上的取代位置26
• 1.4.5 O-羧甲基甲壳素在医学上的应用26-27
• 1.4.6 O-羧甲基甲壳素在组织工程上的应用27-28
• 1.5 本课题研究的目的与意义28-29
• 1.6 本课题研究的内容和方法29-30
• 1.6.1 研究内容29
• 1.6.2 研究方法29-30
• 1.7 本课题的创新点30-31
• 第2章 实验方法31-39
• 2.1 实验试剂与实验仪器31-32
• 2.2 甲壳素羧甲化及其产物结构表征32-35
• 2.2.1 甲壳素羧甲基化32-33
• 2.2.2 元素分析33
• 2.2.3 电位滴定33-34
• 2.2.4 傅里叶变换红外光谱（FTIR）34-35
• 2.2.5 核磁共振氢谱（1HNMR）35
• 2.2.6 X-射线粉末衍射（XRD）35
• 2.2.7 热分析（TG/DSC）35
• 2.3 交联支架的制备与表征35-39
• 2.3.1 交联支架的制备35-36
• 2.3.1.1 O-羧甲基甲壳素交联支架的制备35-36
• 2.3.1.2 CMC-HAP交联支架的制备36
• 2.3.2 交联支架的表征36-38
• 2.3.2.1 表面形态及孔径大小测试36
• 2.3.2.2 溶胀性能测试36-37
• 2.3.2.3 交联程度测试37
• 2.3.2.4 孔隙率测试37
• 2.3.2.5 热分析（TG/DSC）37
• 2.3.2.6 X-射线粉末衍射（XRD）37-38
• 2.3.2.7 力学性能测试38
• 2.3.3 交联支架体外酶降解性能测试38-39
• 第3章 结果与讨论39-76
• 3.1 O-羧甲基甲壳素的制备条件与结构39-46
• 3.1.1 制备条件与结构参数39-40
• 3.1.2 电位滴定40-41
• 3.1.3 傅里叶变换红外光谱（FTIR）41
• 3.1.4 核磁共振氢谱（1H NMR）41-42
• 3.1.5 X-射线粉末衍射（XRD）42-44
• 3.1.6 TG/DSC44-46
• 3.2 交联O-羧甲基甲壳素支架的结构及性能46-70
• 3.2.1 交联机理46-47
• 3.2.2 交联支架的表面形态和孔径大小47-55
• 3.2.2.1 O-羧甲基甲壳素的DD对支架孔径大小的影响49-51
• 3.2.2.2 O-羧甲基甲壳素的DS对支架孔径大小的影响51-53
• 3.2.2.3 HAP对支架表面形态及孔径大小的影响53-55
• 3.2.3 溶胀性能55-58
• 3.2.3.1 O-羧甲基甲壳素的DD对支架溶胀性能的影响55-57
• 3.2.3.2 O-羧甲基甲壳素的DS对支架溶胀性能的影响57
• 3.2.3.3 HAP对支架溶胀性能的影响57-58
• 3.2.4 交联程度58-61
• 3.2.4.1 O-羧甲基甲壳素的DD对支架交联程度的影响58-60
• 3.2.4.2 O-羧甲基甲壳素的DS对支架交联程度的影响60
• 3.2.4.3 HAP对支架交联程度的影响60-61
• 3.2.5 孔隙率61-63
• 3.2.5.1 O-羧甲基甲壳素的DD对支架孔隙率的影响61-62
• 3.2.5.2 O-羧甲基甲壳素的DS对支架孔隙率的影响62
• 3.2.5.3 HAP对支架孔隙率的影响62-63
• 3.2.6 力学性能63-66
• 3.2.6.1 O-羧甲基甲壳素的DD对支架力学性能的影响63-64
• 3.2.6.2 O-羧甲基甲壳素的DS对支架力学性能的影响64-65
• 3.2.6.3 HAP对支架力学性能的影响65-66
• 3.2.7 XRD66-67
• 3.2.8 TG/DSC67-70
• 3.2.8.1 TG67-68
• 3.2.8.2 DSC68-70
• 3.3 交联支架体外酶解性能70-76
• 3.3.1 O-羧甲基甲壳素的DD对其交联支架体外酶解性能的影响70-71
• 3.3.2 O-羧甲基甲壳素的DS对其交联支架体外酶解性能的影响71-73
• 3.3.3 HAP对支架体外酶解性能的影响73-76
• 第4章 结论与建议76-78
• 4.1 结论76-77
• 4.2 建议77-78
• 参考文献78-87
• 致谢87-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前6条

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本文编号：314317