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III 目 录
摘 要 .................................................................... I ABSTRACT ................................................................ II 1.绪论 ................................................................... 1
1.1生物高分子材料 .................................................... 1
1.1.1生物高分子材料的分类 ......................................... 1 1.1.2生物高分子材料的应用 ......................................... 2 1.2聚乳酸及其载药系统 ................................................ 3
1.2.1聚乳酸及其应用 ............................................... 3 1.2.2聚乳酸载药系统的研究进展 ..................................... 5 1.3静电纺丝 .......................................................... 6
1.3.1静电纺丝技术原理 ............................................. 7 1.3.2静电纺丝纤维的形态及影响因素 ................................. 7 1.3.3静电纺丝技术的应用 ........................................... 8 1.3.4聚乳酸电纺及其应用进展 ...................................... 10 1.4静电纺丝载药与药物释放 ........................................... 12
1.4.1静电纺丝载药的研究现状 ...................................... 12 1.4.2药物释放系统 ................................................ 13 1.4.3药物释放的评价方法 .......................................... 15 1.5课题研究的意义及创新 ............................................. 18
1.5.1课题研究意义 ................................................ 18 1.5.2创新性 ...................................................... 18
2.实验部分 .............................................................. 19
2.1原料和设备 ....................................................... 19
2.1.1实验原料 .................................................... 19 2.2.2实验仪器 .................................................... 19 2.2实验方法 ......................................................... 19
2.2.1溶剂体系的选择 .............................................. 19 2.2.2 PLA溶液的配制 .............................................. 19 2.2.3静电纺丝纳米纤维膜的制备 .................................... 20 2.2.4 PLA/双氯芬酸钾混合溶液的配制及纳米纤维膜的制备 ............. 20 2.2.5纳米纤维膜的性能表征 ........................................ 20
3.结果与讨论 ............................................................ 22
IV 3.1纺丝溶剂的选择 ................................................... 22 3.2静电纺丝条件的优选 ............................................... 22 3.3 PLA/双氯芬酸钾复合纳米纤维的形貌分析 ............................. 29 3.4释放模型的提出与建立 ............................................. 31 3.5药物释放性能的评价 ............................................... 33 4.结 论 ................................................................. 40 致 谢 ................................................................... 41 参 考 文 献 ............................................................. 42 附 录 ................................................................... 48
聚乳酸电纺材料载药性能的研究 1
1.1生物高分子材料
1.1.1生物高分子材料的分类
1绪 论
生物高分子材料按照其来源的不同主要分为天然高分子材料、微生物合成高分子材料、化学合成高分子材料和掺混型高分子材料四类。 1)天然高分子材料
天然高分子物质如淀粉、纤维素、半纤维素、木质素、果胶、甲壳素、蛋白质等来源丰富、价格低廉，特别是天然产量居首位的纤维素和甲壳素，年生物合成量超过1010吨。利用它们制备的生物高分子材料可完全降解、具有良好的生物相容性、安全无毒，由此形成的产品兼具天然再生资源的充分利用和环境治理的双重意义，因而受到各国的重视，特别是日本。如日本四国工业技术实验所用纤维素和从甲壳素制得的脱乙酰壳聚糖复合，采用流延工艺制成的薄膜，具有与通用薄膜同样的强度，并可在2个月后完全降解；他们还对壳聚糖/淀料复合高分子材料进行了大量的研究工作，发现调节原料的比例、热处理温度，可改变高分子材料的强度和降解时间[1]。天然高分子材料虽然具有价格低廉、完全降解等诸多优点，但是它的热力学性能较差，不能满足工程高分子材料加工的性能要求，因此对天然高分子进行化学修饰、天然高分子之间的共混及天然高分子与合成高分子共混以制得具有良好降解性、实用性的生物降解高分子材料是目前研究的的一个主要方向[2]。 2)微生物合成高分子材料
微生物合成高分子材料是由生物通过各种碳源发酵制得的一类高分子材料，主要包括微生物聚酯、聚乳酸及微生物多糖，产品特点是能完全生物降解。其中聚酯类由英国ICI公司开发的商品名为Biopol最为典型，其成分是3-羟基丁酸酯(3HB)和3-羟基戊酸酯(3HV)的共聚物(PHBV)，由丙酸和葡萄糖为低物发酵合成[1]。聚乳酸是世界上近年来开发研究最活跃的降解高分子材料之一，它在土壤掩埋3-6个月破碎，在微生物分解酶作用下，6-12个月变成乳酸，最终变成CO2和H2O。微生物合成高分子材料有良好的降解性和热塑性，易加工成型，但在耐热和机械强度方面还需改进，而且成本较高，现在只在医药、电子等附加值较高的行业得到广泛应用[2]。目前，各国科学家正在进行改用各种碳源以降低成本的研究[3]。 1)化学合成高分子材料
由于在自然界中酯基容易被微生物或酶分解，所以化学合成生物降解高分子材料大多是分子结构中含有酯基结构的脂肪族聚酯。聚酯及其共聚物可由二元醇和二元酸(或二元酸衍生物）、羟基酸的逐步聚合来获得，也可由内酯环的开环聚合来制备。缩聚反
陕西科技大学毕业论文 2
应因受反应程度和反应过程中产生的水或其他小分子的影响，很难得到高分子量的产物。开环聚合只受催化剂活性和外界条件的影响，可得到高分子量的聚酯，相对分子量高达106，单体完全转化聚合。因此，开环聚合成为内酯、乙交酯、丙交酯的均聚和共聚合成生物降解高分子材料的理想聚合方法。目前开发的主要产品有聚乳酸、聚己内酯、聚丁二醇丁二酸酯等。除了脂肪族聚酯外，多酚、聚苯胺、聚碳酸脂、聚天冬氨酸等也已相继开发成功。合成高分子材料比天然高分子材料具有更多的优点，它可以从分子化学的角度来设计分子主链的结构，从而来控制高分子材料的物理性能，而且可以充分利用来自自然界中提取或合成的各种小分子单体。不过在如何精确的通过设计分子结构控制其性能方面还有待进一步的研究[4]。 4)掺混型高分子材料
一种组分是可生物降解的，该组分多采用淀粉、纤维素、壳聚糖等天然高分子。以淀粉为例，它可分为淀粉填充型、淀粉接枝共聚型和淀粉基质型生物降解高分子材料三类。淀粉与聚乙烯、聚乙烯醇、聚苯乙烯混合属淀粉填充型，淀粉接枝丙烯酸甲酯、丙烯酸丁酯苯乙烯等属淀粉接枝型，但是这两类高分子材料大部分不能完全彻底降解，属于不完全生物降解高分子材料，所以其前景不是很好。淀粉基质型生物降解高分子材料是以淀粉为主体，加入适量可降解添加剂来制备。如美国Warner-Lambert公司的Novon的主要原料为玉米淀粉，添加可生物降解的聚乙烯醇，该产品具有良好的成型性，可完全生物降解[5]。这是一类很有发展前途的产品，是90年代国外淀粉掺混型降解高分子材料的主攻方向。
1.1.2生物高分子材料的应用
生物降解高分子材料具有无毒、可生物降解及良好的生物相容性等优点，所以其应用领域非常广，市场潜力非常大，下面就其在包装、餐饮业、农业及医药领域的应用作一简要介绍。
1)在包装、餐饮业的应用
据有关部门预测[6,7]，我国食品包装如餐饮业、超市、蔬菜基地等，工业品包装业如家电、仪器仪表、医疗卫生等，在21世纪塑料包装高分子材料需求量将达到500万吨，按其中30%难以收集计算，则废弃物将达150万吨。如果将这些不可降解塑料由可降解高分子材料代替，可为生物降解高分子材料在包装领域开辟很大的市场。另外，庞大的一次性餐饮具的市场需求也给生物降解高分子材料带来巨大的市场空间，如在2000年我国餐盒的使用量约150亿只，方便面碗也在150亿只以上，还有一次性杯、碗、盘、碟等，特别是国家经贸委下达禁止生产、销售、使用一次性发泡塑料餐具后，降解高分子材料的市场空间显得优为广阔。 2)在农业中的应用
生物降解高分子材料的第二大应用领域就是在农业上。可生物降解高分子材料可在
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