壳聚糖/聚乙烯醇共混超细纤维静电纺丝法的制备及研究

作     者：甄洪鹏 

作者单位：北京化工大学 

学位级别：硕士

导师姓名：聂俊

授予年度：2006年

学科分类：08[工学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 

主      题：静电纺丝 壳聚糖 聚乙烯醇 光交联 生物矿化 定向纤维 

摘      要：静电纺丝是一种利用聚合物溶液或熔体在强电场作用下形成连续纤维的加工技术，是制备亚微米级至纳米级超细纤维的重要方法。电纺超细纤维膜具有纤维直径小、比表面积大和孔隙率高等优点，在组织工程支架、传感器件、功能纳米管、控制释放体系、伤口敷料等方面有着潜在的应用前景。 本文以浓醋酸水溶液为溶剂，由壳聚糖(CS)／聚乙烯醇(PVA)共混溶液制备了电纺纤维膜并对其性能进行研究。 (1)采用扫描电镜(SEM)观察电纺纤维的微观形貌，系统分析溶液参数(溶液粘度、电导率、pH值及CS／PVA质量比)和过程参数(喷丝口内径、电压、接收距离)对电纺纤维形貌的影响。此外，为减少CS／PVA纤维膜的溶胀变形，在上述体系中加入可光交联的单体二缩三乙二醇双甲基丙烯酸酯(TEGDMA)、引发剂2-羟基-2-甲基-1苯基丙酮(1173)，对电纺纤维进行紫外光交联，并测试了共混纤维膜的耐水性能。 (2)研究了以电纺丝得到的CS／PVA纤维膜作为有机基质模板，在超饱和CaCO培养液中的生物矿化的过程，研究了影响CaCO晶体生长的各项因素(纤维膜交联与否、纤维膜叶CS／PVA比例、不同饱和碳酸钙溶液环境以及时间)对晶体的影响。 (3)药物释放的研究：本文以小分子药物氧氟沙星(Ofloxacin，OFX)为药物模型，考察CS／PVA纤维膜的药物释放性能，测定了共混无纺布的力学性能，通过红外光谱(FTIR)，SEM对其结构性能进行了表征;用X射线衍射(XRD)对纤维的结晶性能进行研究。在不同PH值的缓冲溶液中对其进行了体外药物释放实验。 (4)通过在接收装置上设计电场，对电场作用下的定向纺丝进行了研究。 结果表明： (1) PVA可以明显提高CS／PVA的纳米纤维膜的力学性能。溶液的粘度和CS／PVA质量比直接影响溶液的可纺性，电导率、pH值对溶液的可纺性的影响不明显。膜光交联处理后其耐水性能得到提高。 (2) CS／PVA纤维膜在超饱和CaCO培养液中可以诱导CaCO晶体生长使其矿化。放置46天后，得到了长有主要为方解石型碳酸钙晶体的纤维膜。 (3) OFX在CS／PVA共混膜中有良好的相容性;通过FTIR、XRD证明了壳聚糖和PVA分子间可形成较强的氢键作用，OFX在pH7.40的缓冲溶液中达到释放平衡时需要6h。 (4)在常规的电纺丝条件下，得到的纳米纤维无序排列，在接收装置上设计外加电场，可以使纤维较好的定向排列。