高強(qiáng)度多功能復(fù)合水凝膠的制備與性能研究.pdf

1、水凝膠是一類具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的功能軟材料，在日常生活、工業(yè)用品、生物組織工程、生物細(xì)胞的固定化和藥物控制釋放等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用前景。而且，功能性水凝膠和智能水凝膠的制備與應(yīng)用研究一直是材料科學(xué)中的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。本研究工作采用兩種復(fù)合方式來制備功能性復(fù)合水凝膠：一是取向的PVA水凝膠與負(fù)載蛋白質(zhì)的PLGA微球復(fù)合，以提升水凝膠的生物活性和生物細(xì)胞的固定化能力，以期在生物組織工程領(lǐng)域得到應(yīng)用；二是通過添加無機(jī)納米粒子到具有響應(yīng)性的聚合

2、物水凝膠中，構(gòu)建特殊的水凝膠網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，提升水凝膠的力學(xué)性能和多重刺激響應(yīng)性能。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴利用循環(huán)定向冷凍-解凍（DFT）方法制備得到具有高強(qiáng)度的取向PVA水凝膠，探討了冷凍-解凍次數(shù)、PVA的濃度對(duì)取向水凝膠的微觀取向結(jié)構(gòu)、含水率和力學(xué)性能的影響。結(jié)果表明，水凝膠的含水率超過85％，SEM測試表明水凝膠具有微觀取向結(jié)構(gòu)，同時(shí)其力學(xué)強(qiáng)度隨著DFT次數(shù)和PVA濃度的增加而增強(qiáng)，且具有取向差異性。通過改性的雙乳液法制備

3、得到負(fù)載有牛血清白蛋白(BSA)的聚乳酸-羥基乙酸共聚物（PLGA）微球，并對(duì) BSA的釋放動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究。結(jié)果表明，PLGA微球?qū)?BSA具有良好的封裝率和控制釋放能力，且微球的尺寸越小，蛋白質(zhì)的封裝率越高。⑵利用循環(huán)定向冷凍-解凍（DFT）方法制備得到取向PVA/負(fù)載BSA的PLGA微球復(fù)合水凝膠。SEM研究表明，PLGA微球分散到取向水凝膠的孔道中。相較于純的PVA水凝膠，復(fù)合水凝膠的壓縮強(qiáng)度略有降低。然后利用制備的復(fù)合水凝膠作為

4、基底材料，進(jìn)行細(xì)胞培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)，熒光顯微鏡和SEM的研究結(jié)果表明，負(fù)載BSA的PLGA微球的加入，提升了基底材料的生物活性，對(duì)軟骨細(xì)胞的粘附和生長有積極的效果，同時(shí)細(xì)胞在基底上的生長和粘附受到取向結(jié)構(gòu)的調(diào)控。⑶以N-異丙基丙烯酰胺和丙烯酰氧乙基三甲基氯化銨(DAC)為單體，通過N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺（MBA）和粘土的雙重交聯(lián)作用，一步法制備了雙網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的多重刺激響應(yīng)性納米復(fù)合水凝膠。探討了水凝膠中粘土含量、化學(xué)交聯(lián)劑用量和體系中單體的摩

5、爾配比等對(duì)凝膠溶脹性能的影響，結(jié)果表明，粘土和交聯(lián)劑的含量會(huì)影響水凝膠的微觀交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而改變了凝膠溶脹性能；同時(shí)，納米復(fù)合水凝膠拉伸和壓縮的測試結(jié)果表明，凝膠具有良好的拉伸和壓縮性能，其最大拉伸可達(dá)240％，強(qiáng)度為400KPa；最大壓縮變形可達(dá)98％，強(qiáng)度可達(dá)到5 MPa。對(duì)納米復(fù)合水凝膠的響應(yīng)特性進(jìn)行測試，結(jié)果表明，水凝膠具有溫度、離子強(qiáng)度和電刺激等多重響應(yīng)性。水凝膠的溫度響應(yīng)范圍可以通過改變DAC單體的含量來調(diào)控；同時(shí)水凝膠也具有