聚合物-卵磷脂復(fù)合物—蒙脫土納米復(fù)合材料的制備及其性能研究.pdf

1、本文研究工作的目的在于研制一類用于人體的新型納米聚合物生物復(fù)合材料。在醫(yī)學(xué)臨床上，有相當(dāng)多的醫(yī)療器件須與血液接觸。血液一旦與外源固體材料接觸，就有可能發(fā)生細(xì)胞的附著和激活、蛋白質(zhì)的吸附和變性等，從而導(dǎo)致凝血、溶血、血相改變、以及炎癥等不良反應(yīng)。
　　 隨著最近幾年對納米科學(xué)研究的不斷深入，納米物質(zhì)的特性也在被不斷發(fā)現(xiàn)，其應(yīng)用領(lǐng)域也得以深化，并逐漸作為一門重要的學(xué)科而被廣泛應(yīng)用。將納米技術(shù)應(yīng)用于材料領(lǐng)域不僅使各種材料有良好的生物相

2、容性和力學(xué)性能，其所具有的獨(dú)特性能也日益引起研究者的注意。
　　 硅橡膠具有優(yōu)良的生物相容性、生理惰性和耐生物老化性能，是用途極為廣泛的生物醫(yī)用材料。但大量研究表明，絕大多數(shù)高分子材料與肌體接觸時(shí)會導(dǎo)致不同程度的凝血和感染，使臨床應(yīng)用受到局限，硅橡膠也不例外。因此，我們對有機(jī)硅橡膠進(jìn)行功能化的納米改性，以期獲得具有抗凝血性、抗菌性和良好力學(xué)性能的生物醫(yī)用材料。
　　 在聚合物中加入少量的層狀蒙脫土所制備的聚合物/蒙脫土納

3、米復(fù)合材料能提高聚合物材料的力學(xué)性能、阻隔性和熱變形溫度和生物相容性，因此引起了研究者廣泛的興趣。而利用生物相容性好且與細(xì)胞膜表面物質(zhì)類似的磷脂復(fù)合物改性蒙脫土進(jìn)而制備具有生物功能的聚合物/改性蒙脫土納米復(fù)合材料未見文獻(xiàn)報(bào)道。
　　 本論文首先設(shè)計(jì)合成了兩種新型的具有良好血液相容性的改性蒙脫土納米中間體：卵磷脂/蒙脫土（PC/MMT）、肝素-卵磷脂/蒙脫土（PC-hep/MMT）通過FTIR、XRD、TGA等測試方法研究了不同類

4、型、不同質(zhì)量的功能插層劑改性層狀蒙脫土的物理、化學(xué)性能的影響，以探究功能性插層劑插層反應(yīng)的機(jī)理和特性。
　　 通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究了這類新型的改性蒙脫土納米中間體的生物學(xué)效應(yīng)，即通過溶血、復(fù)鈣化時(shí)間試驗(yàn)評價(jià)了兩種改性蒙脫土納米中間體的血液相容性；通過體外釋放實(shí)驗(yàn)考察了改性蒙脫土納米中間體中肝素的釋放規(guī)律；結(jié)果表明PC-hep/MMT改性蒙脫土納米中間體對肝素有良好的控、緩釋功能，肝素在30天內(nèi)的總流失量為14.15％，最初的快速釋

5、放有利于迅速達(dá)到抗凝血的藥效，而隨后緩釋量的維持保證了復(fù)合物抗凝血性能的長久性。另外，對兩種復(fù)合物的抗菌性能進(jìn)行了研究，結(jié)果表明抗菌效果不理想。
　　 為了進(jìn)一步提高改性蒙脫土納米中間體的抗菌性能，設(shè)計(jì)合成了新型的具有抗凝血/抗菌功能的復(fù)合插層劑肝素-卵磷脂-銀/蒙脫土（PC-hep-Ag/MMT），通過生物學(xué)實(shí)驗(yàn)研究了這種新型的改性蒙脫土納米中間體的生物學(xué)效應(yīng)，通過原子吸收AAS研究了在不同吸附時(shí)間、吸附濃度PC-hep-Ag

6、/MMT納米中間體對銀離子吸附量的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：當(dāng)銀離子濃度達(dá)到400 mg/mL，吸附時(shí)間2h，PC-hep-Ag/MMT納米中間體吸附銀離子的濃度為15.7μg/mL。通過溶血、復(fù)鈣實(shí)驗(yàn)對其血液相容性進(jìn)行研究；并通過抑菌環(huán)實(shí)驗(yàn)、菌落數(shù)實(shí)驗(yàn)和電導(dǎo)率法測試了其對醫(yī)院內(nèi)常見致病菌革蘭氏陰性細(xì)菌—大腸桿菌（ATCC25922）和革蘭氏陽性性細(xì)菌—金黃色葡萄球菌（ATCC25923）的抑、殺菌性能。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　 PC-h

7、ep-Ag/MMT納米中間體具有良好抗菌性和血液相容性。同時(shí)對其的插層機(jī)理和抑、殺菌機(jī)理進(jìn)行研究探討。
　　 在上述工作的基礎(chǔ)上，采用聚合物溶液插層法制備了三類新型的、具有生物功能的硅橡膠/改性蒙脫土納米復(fù)合材料（PDMS/PC-MMT，PDMS/PC-hep/MMT、PDMS/PC-hep-Ag/MMT），通過FTIR、XRD、SEM等對制備的納米復(fù)合材料進(jìn)行了結(jié)構(gòu)和性能的表征，以了解納米蒙脫土藥物控、緩釋中間體在硅橡膠中的剝

8、離、分散情況；通過力學(xué)性能測試了解層狀蒙脫土微觀納米結(jié)構(gòu)對材料宏觀性能的影響。研究結(jié)果表明：由于PC含有長的烷鏈基且容易吸水從而使硅橡膠分子的強(qiáng)度偏軟，所以PDMS/PC-MMT 力學(xué)性能沒有顯著的提高；但PDMS/PC-hep/MMT復(fù)合物則可使硅橡膠增強(qiáng)、增韌；當(dāng)PC-hep/MMT的含量為 0.5％時(shí)，拉伸強(qiáng)度和斷裂伸長率比空白PDMS 分別提高了212％和217％；采用溶血試驗(yàn)、血小板粘附實(shí)驗(yàn)、細(xì)菌粘附實(shí)驗(yàn)、全血粘附實(shí)驗(yàn)測試了硅

9、橡膠/改性蒙脫土納米復(fù)合材料的生物相容性性能，測試結(jié)果表明：硅橡膠/改性蒙脫土納米復(fù)合材料的溶血率都符合國際標(biāo)準(zhǔn)；且材料表面都粘附較少的血小板、紅細(xì)胞。在相對較長的時(shí)間內(nèi)，所制備的納米復(fù)合材料具有良好的抗凝血活性。
　　 通過蛋白吸附實(shí)驗(yàn)表明，PDMS/PC-hep/MMT和PDMS/PC-hep-Ag/MMT材料表面吸附蛋白量比PDMS分別減少了77.5％和70.1％。因此阻止和減少了生物活性膜的形成，使細(xì)菌在材料表面蛋白膜上