聚噻吩與多糖類天然高分子復(fù)合物的研究.pdf

1、很多器官如神經(jīng)、骨、皮膚、肝、心臟、軟骨、血管、腱、韌帶等都可以通過組織工程的方法再生，組織工程學(xué)家感興趣的是那些具有良好機械和物理性能，而且具有生物活性可以促進組織細(xì)胞再生的組織工程支架。體內(nèi)和體外的電刺激可以促進包括末稍神經(jīng)在內(nèi)的組織再生。導(dǎo)電聚合物，特別是聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩和聚苯撐及其衍生物由于具有可調(diào)的光、電特性及良好的加工性能，在過去的30年間引起了科學(xué)家們的廣泛關(guān)注。其中，聚3-噻吩乙酸（PTAA）和聚3,4-乙撐二氧噻

2、吩（PEDOT）由于其自身具備的優(yōu)良特性而成為最受關(guān)注、最有希望得到廣泛應(yīng)用的聚噻吩衍生物。
　　多糖是生物體內(nèi)除蛋白質(zhì)和核酸以外的另一類重要的生物大分子，廣泛存在于動物、植物和微生物體內(nèi)，發(fā)揮著重要的生理功能。多糖是由單糖通過糖苷鍵連接而成的一種天然高分子，多糖與導(dǎo)電高分子的復(fù)合材料融合了多糖固有的生物活性、生物相容性及生物可降解性以及導(dǎo)電高分子的導(dǎo)電性，是一類具有電活性的、生物相容的，而且可以生物降解的新型組織工程材料，可促進

3、末梢神經(jīng)等組織的再生。
　　本文制備了三類多糖與聚噻吩的復(fù)合物，分別是（1）甲基纖維素（MC）與PTAA的銨鹽（PTAA-NH4）或鈉鹽（PTAA-Na）的混合溶液，（2）可德膠（Curdlan）與PEDOT的水分散液以及可德膠與PEDOT的復(fù)合膜，（3）羧甲基纖維素、透明質(zhì)酸鈉、黃原膠、果膠及結(jié)冷膠等聚陰離子摻雜的PEDOT膜，并對上述三類復(fù)合物進行了系統(tǒng)的研究，主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1．制備了MC與PTAA-NH4或

4、PTAA-Na的混合溶液,系統(tǒng)研究了PTAA-NH4和PTAA-Na對MC溶液的流變學(xué)及熱力學(xué)性質(zhì)的影響。為了更好地描述MC與PTAA-NH4或PTAA-Na混合溶液的穩(wěn)態(tài)剪切性質(zhì)，采用指數(shù)定律和Cross模型對實驗數(shù)據(jù)進行了模擬，所有的樣品均能較好地符合指數(shù)定律和Cross模型。MC與PTAA-NH4或PTAA-Na混合溶液的剪切變稀性質(zhì)比MC溶液更顯著，且體系的假塑性隨PTAA-NH4或PTAA-Na濃度的增加而增強。PTAA-NH

5、4或PTAA-Na對MC溶液有顯著的協(xié)同增粘作用，這種增粘作用與剪切速率的大小有關(guān)，表明PTAA-NH4或PTAA-Na與MC之間存在特殊的相互作用。PTAA-NH4與MC之間的協(xié)同作用要強于PTAA-Na與MC之間的協(xié)同作用。流變學(xué)和DSC測試都表明，向 MC溶液中加入 PTAA-NH4或 PTAA-Na不會改變 MC凝膠或解凝膠（degelation）的本質(zhì)，但會抑制MC的凝膠，隨PTAA-NH4或PTAA-Na濃度的增加，凝膠轉(zhuǎn)變

6、溫度升高。當(dāng)PTAA-NH4的濃度大于0.15％或PTAA-Na的濃度大于0.35%時，在低溫下也可以觀察到混合溶液的弱凝膠（weak-gel like）行為。
　　2．制備了Curdlan與PEDOT的水分散液以及Curdlan與PEDOT的復(fù)合膜。Curdlan與PEDOT的水分散液表現(xiàn)出顯著的剪切變稀性質(zhì)，表觀粘度低于相同濃度的Curdlan懸浮液，但隨PEDOT加入量的增加，表觀粘度有所增加。流變學(xué)和DSC測試都表明，由

7、Curdlan與PEDOT的水分散液制得的低強度凝膠（low-set gel）的熱可逆性要低于從相同濃度的Curdlan水分散液制備的低強度凝膠，但隨PEDOT加入量的增加，其熱可逆性有所增加。在較低濕度下，Curdlan膜電阻很大，加入 PEDOT能有效地降低其表面電阻率。濕度較高時，Curdlan膜本身有很好的導(dǎo)電性，濕度越高，加入PEDOT對其表面電阻率的影響越不顯著。Curdlan膜及PEDOT-Curdlan復(fù)合膜的表面電阻率

8、具有濕度依賴性，有望用作濕度傳感器。
　　3．以羧甲基纖維素、透明質(zhì)酸鈉、黃原膠、果膠及結(jié)冷膠等聚陰離子多糖作為電解質(zhì)及摻雜劑，并選用聚對苯乙烯磺酸鈉、聚丙烯酸鈉等聚陰離子以及硝酸鉀、硫酸鉀等無機鹽作對比，在水體系中通過電化學(xué)聚合的方法制備了不同電解質(zhì)摻雜的PEDOT。采用線性掃描伏安法（LSV）研究了聚合時電極、pH值、聚合電位及摻雜陰離子種類對3,4-乙撐二氧噻吩（EDOT）電化學(xué)聚合的影響。實驗表明氧化銦錫（ITO）導(dǎo)電玻璃

9、適合于作為EDOT聚合的電極；合適的聚合電位應(yīng)該在EDOT在各種電解質(zhì)溶液中的氧化電位和過氧化電位之間，約為1.2 V；在酸性條件下，EDOT具有較低的聚合開始電位和過氧化電位，本文采用的9種電解質(zhì)溶液合適的pH范圍在6~8之間，但聚丙烯酸鈉溶液必須調(diào)節(jié)至酸性才能使用。紅外光譜分析表明本文采用的所有種類的陰離子都可以成功摻雜PEDOT。采用循環(huán)伏安法研究了各種陰離子摻雜的PEDOT膜的電化學(xué)性質(zhì)，結(jié)果表明陰離子摻雜的PEDOT膜的氧化還