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PEGDA的光固化打印性及其在制剂中的应用

PEGDA的光固化打印性及其在制剂中的应用

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作者：周艳君浙江工业大学

学位级别：硕士

光固化打印采用特定波长的紫外光将聚合物单体层层固化交联,是一种精度高,效率快的3D打印技术,在医药领域有广泛应用前景。但是内部结构和外部结构对光固化材料和光固化打印条件有不同的要求,目前未有研究对内外结构的光固化可打印性开... 详细信息

光固化打印采用特定波长的紫外光将聚合物单体层层固化交联,是一种精度高,效率快的3D打印技术,在医药领域有广泛应用前景。但是内部结构和外部结构对光固化材料和光固化打印条件有不同的要求,目前未有研究对内外结构的光固化可打印性开展系统地比较和研究。本论文选择生物相容性聚合物材料为光固化单体,研究材料处方和工艺参数对内部结构和外部结构成型性的影响,评价光固化打印用于制备个性化载药植入体和生理管道模型的可行性。以聚乙二醇二丙烯酸酯（PEGDA）为光固化单体,打印三维模型,分别研究打印材料处方对内外两种不同结构的成型性、打印精度和机械性质的影响。结果表明:光吸收剂的加入可促进内部结构的成型性;当柠檬黄浓度为0.25 mg/m L时,内部竖管（Ф=1.5 mm）的打通率最高（64.4%）。PEGDA浓度对打印带精细内部结构和外部结构模型的影响不同。当PEGDA浓度为100%时,凸锥（Ф=1.0 mm）的打印高度最大（2.53 mm）。所以打印外部结构的优化处方Rx-I为100%PEGDA。当PEGDA浓度为75%,柠檬黄浓度为0.25 mg/m L时,内部竖管和横管的打印精度和完整性最佳。所以打印内部结构的优化处方Rx-Ⅱ为75%PEGDA+0.25 mg/m L柠檬黄。PEG300作为增塑剂对打印体的打印精度和机械强度均有影响。当PEG300用量为20%时,凸锥（Ф=1.0 mm）的打印高度最大（2.58 mm）,机械强度和延展性（抗拉强度为6.3 MPa,断裂伸长率为10.5%）适于制备植入体,所以打印植入体的优选处方Rx-Ⅲ为PEGDA:PEG300=80:20。基于上述优化处方,进一步研究工艺参数对内外结构的打印精度、固化程度和打印效率的影响。结果表明:层高对内外部结构的打印性有不同的影响。当层高为0.02 mm时,凸锥（Ф=0.75 mm）的打印高度最大（2.36 mm）;当层高为0.05mm时,横管（Ф=1.0 mm）和竖管（Ф=1.0 mm）的打通率最大（均为100%）。曝光时间对样品附着性和固化程度均有较大影响。当底层曝光时间30-90 s时,打印样品（高6 mm的圆柱）与打印平台间附着性良好,没有样品在打印过程中掉落。为保证样品的完全打印,优化的底层曝光时间为60 s。当其它层曝光时间为4-12 s时,打印样品均有良好的固化程度。但是,随着曝光时间增大,打印时间明显延长,样品硬度明显增大。综合考虑打印效率和样品强度,其它层曝光时间优选8s。Rx-I打印的立方体样品的质量为166 mg,硬度为106.8 N。Rx-Ⅱ打印的立方体样品质量为144.8 mg,硬度为28.4 N。以Rx-Ⅲ为打印材料,以双氯酚酸钠和布洛芬为模型药,打印多种形态的植入体,评价外观、生物力学行为和体外释药行为。结果表明:不同形状的植入体均外观良好,在表面受压的情况下,U形和弧形植入体具有良好的机械强度和弹性恢复性。生物学模拟结果表明,U形样品和弧形样品的模拟最大应力和最大应变分别出现在样品底部和上表面。模拟结果证明,两种典型植入体均具有良好的机械性质,可保证其在受压情况下形态完整。打印含10%水溶性双氯酚酸钠或10%水微溶布洛芬的植入体,结果表明不同形状的植入体均具有良好的可打印性和载药性。双氯酚酸钠植入体的体外释药呈24 h缓释,24 h累积释药率分别为:针形86.3%,T形78.8%,环形87.9%,U形83.7%和弧形85.0%。布洛芬植入体的体外释药可持续数天,24 h累积释药率分别为:针形102.6%,T形47.2%,环形70.1%,U形74.2%,弧形71.8%。以Rx-Ⅱ为打印材料,打印含多种内部结构管道的样品,研究不同形态内部管道的结构完整性和管道内流体动力学。结果表明:打印的血管样品、肺管样品和混合管道样品的内部管道均形态良好结构完整。对混合管道进行流体动力学模拟,结果表明:模拟总压沿流场方向从入口（212 Pa）向出口（1.3 Pa）逐渐减小。模拟湍流强度在流场中呈非均匀分布,最大湍流强度出现在两种液体相交的位置。模拟流速在流场中呈非均匀分布,最大速度出现在两种液体混合后的流场。

关键词：光固化打印 PEGDA 打印性载药植入体生理管道

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