可生物降解PGS和PGGS的微觀結構與形狀記憶效應.pdf

1、本文采用熔融共縮聚的方法合成了具有不同組成和凝膠程度的聚癸二酸丙三醇酯(PGS)及以乙二醇為第三單體的聚癸二酸乙二醇丙三醇酯(PGGS)，采用紅外光譜分析、X射線光電子能譜分析、示差掃描量熱分析、X射線衍射分析、偏光顯微分析、拉伸試驗、體外降解和細胞培養(yǎng)試驗，研究了PGS和PGGS的微觀結構、力學性能、降解特性、細胞相容性以及單程和雙程形狀記憶效應，揭示了微觀結構與性能之間的內在聯系，闡明了形狀記憶效應的微觀機制。
　　結構分析結

2、果表明，單體組成和交聯時間對PGS和PGGS的結構有較大影響。癸二酸含量增加，PGS的交聯速度加快，交聯程度增大。癸二酸含量為45mol％，交聯時間為134小時，PGS的凝膠度僅為35.2%。PGS的結晶相為球晶，癸二酸含量增加，結晶度下降。乙二醇的加入增加了交聯點之間的鏈段長度，提高了結晶度。乙二醇為30.8mol%時，交聯時間短于36h，結晶相為球晶，當交聯時間超過48h，結晶相大都仍為球晶，但出現少量的取向生長的片層晶；交聯時間繼

3、續(xù)延長，片層晶含量增多，片間距減小。
　　拉伸試驗結果表明，癸二酸含量為50mol%和55mol%時，PGS的斷裂強度隨交聯時間的增加而降低。第三單體的加入提高了強度，當交聯時間為60和72h時，隨乙二醇含量增加，PGGS斷裂強度和斷裂應變先略有降低后快速增加，至乙二醇含量為30.8mol%時達最大值，斷裂強度為9.4MPa和11.3MPa，斷裂應變?yōu)?82%和417%，此時應力-應變曲線呈硬彈性特征。
　　降解試驗和細胞培

4、養(yǎng)試驗結果表明，癸二酸含量為50mol%的PGS為表面降解；對于PGGS和癸二酸含量高于50mol%的PGS，表面降解和本體降解同時發(fā)生。PGGS的降解速度慢于PGS。癸二酸含量為55mol%時，PGS的水接觸角為57.3°，親水性適中，有利于MSCs細胞的粘附和生長，PGGS的細胞相容性較PGS略有降低。
　　試驗發(fā)現，癸二酸含量為50-55mol%時，PGS二元共聚物呈現出單程形狀記憶效應，其中化學交聯的三維網絡為固定相，結晶

5、相作為可逆相。增加癸二酸含量使PGS二元共聚物的形狀恢復率增大，形狀保持率減小，而形狀恢復溫度先升高后降低。癸二酸含量為50mol%的PGS在拉伸變形量為100%時，形狀回復率為100%，形狀保持率為96.5%；當拉伸變形量達到300%時，形狀恢復率和形狀保持率均超過90%。PGGS呈現良好的單程形狀記憶效應，形狀保持率和形狀恢復溫度均高于PGS。交聯時間增加，PGGS的形狀恢復率增加，形狀恢復溫度下降。當乙二醇含量為30.8mol%，

6、交聯時間為72h，拉伸變形量為100%時，PGGS的形狀恢復溫度為40℃，形狀恢復率和形狀保持率均高于99%；當拉伸變形量為400%時，形狀恢復率和形狀保持率均高于95%。
　　研究發(fā)現，乙二醇含量為30.8mol%，交聯時間為60h和72h的PGGS，經過熱機械訓練后獲得了雙程形狀記憶效應。交聯時間為72h的PGGS，訓練拉伸變形量為100%時，雙程形狀恢復率達20.9%。足夠量片層晶的存在是PGGS呈現雙程記憶效應的必要條件，