论文部分内容阅读
由于低碳经济和可持续发展的需要,基于生物质的材料已引起人民广泛的关注,多糖(纤维素、甲壳素等)和蛋白类(胶原蛋白、明胶等)等生物质资源已经广泛地应用于食品、包装、生物医药、组织工程等领域。本文基于多糖和胶原这两类生物质资源,制备了多种多糖-胶原基复合材料,包括再生纤维素-胶原多孔管、再生纤维素-胶原海绵、微纤化甲壳素/明胶复合膜。并表征了所制备材料的结构和性能,讨论了其在体外模拟血管、医用敷料、包装等方面的应用的可能性。本文的主要研究内容如下:利用LiOH/尿素水溶液作为溶剂低温溶解纤维素,以聚环氧乙烷(PEO)为致孔剂,制备了有多孔结构的再生纤维素管和再生纤维素-胶原管。研究了 PEO分子量以及含量对管结构和性能的影响。结果表明,PEO分子量为120 kD,纤维素:PEO的质量比为9:1时所制备的再生纤维素多孔管具有良好的力学性能,拉伸强度和爆破压力分别为1.27 MPa和408.25 mmHg,顺应性为7.5%/100 mmHg。细胞培养实验以及MTT毒性实验结果表明,再生纤维素多孔管具有良好的细胞相容性,胶原蛋白的加入能够使细胞粘附并促进细胞生长,有望应用于体外血管微环境模型的构建。利用LiOH/尿素水溶液作为溶剂低温溶解纤维素,以十二烷基硫酸钠(SDS)为发泡剂,环氧氯丙烷(ECH)为交联剂,制备了再生纤维素海绵及再生纤维素-胶原复合海绵。研究了SDS用量、ECH用量以及搅拌速度对海绵结构和性能的影响。结果表明,当SDS的含量为50wt%,ECH的加入量为4mL/g,搅拌速度为1400rpm时,得到的海绵具有稳定、均匀的泡孔结构,同时海绵具有良好的尺寸稳定性、保水性能以及力学性能。细胞培养实验以及MTT毒性实验结果表明,再生纤维素-胶原海绵具有良好的细胞相容性,胶原蛋白的加入能够进一步促进细胞在海绵上的黏附与生长。本文制备的海绵有望作为敷料材料得到应用。采用高压均质法制备微纤化甲壳素,将其作为增强相制备微纤化甲壳素/明胶复合膜。具有纳米结构的微纤化甲壳素有效地提高了该体系的氧气阻隔性能、耐水性和力学性能。当微纤化甲壳素的含量为8wt%时,复合膜的力学性能最佳,其弹性模量和拉伸强度分别达到2.2 GPa和74.5 MPa。当微纤化甲壳素的含量为6wt%时,复合膜的溶胀率降至1163%。此外,微纤化甲壳素的加入还能提高复合膜的氧气阻隔性能,而不会大幅降低复合膜的可见光透过率。