明胶基生物弹性体载药型纳米复合材料的制备及性能表征

发布时间：2017-10-06 16:10

  本文关键词：明胶基生物弹性体载药型纳米复合材料的制备及性能表征

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【摘要】：随着社会不断的发展,人们越来越注重健康,但是社会资源濒临匮乏,源于不可再生的石油化工的合成材料日渐紧张,开发天然、可吸收、可降解的生物基材料成为了主流。另外,纳米技术的日益成熟,且与生物技术的结合制备的纳米-生物共轭材料也已有显著的探索和应用。其中,明胶作为一种天然材料,来源于丰富的动物胶原,无毒、生物相容性好、无免疫原等优异的性能使其早已被广泛应用。本论文以明胶为主要材料,以生物医用材料为目的,针对一定的应用目标(创伤敷料)制备了明胶基载药型生物弹性体及其复合材料膜,研究了增塑剂、纳米粒子对复合材料的结构和性能的影响及载入药物的释放行为,并对其抗菌效果进行评价。基于明胶制备的载药型弹性体膜材料,作为生物医用材料具有可降解性,解决资源废弃以及环境污染等问题,达到绿色环保的愿景。基于以上因素综合考虑,本文选用明胶为基体材料,甘油为增塑剂,加入多粘菌素B硫酸盐和环丙沙星两种不同的抗菌药物进行协同作用抗菌,埃洛石纳米管作为增强材料以及抗菌药物缓释的载体,生物交联剂京尼平进行交联,以一种简单的热融哈克共混的方法制备了明胶基载药型生物弹性体纳米复合材料膜。为了研究增塑剂含量对明胶弹性体纳米复合材料膜性能的影响,制备了不同含量的甘油增塑明胶基载药型生物弹性体纳米复合材料膜,以明胶为基体,加入不同含量的甘油、相同含量的抗菌药物环丙沙星和相同含量的载有一定多粘菌素B硫酸盐的埃洛石纳米管,研究增塑剂甘油的含量对纳米粒子分散性能、对纳米复合材料膜的理化性能、生物降解性、耐水性能的影响,结果表明增塑剂、明胶和纳米粒子之间具有相互作用,且纳米粒子能在基体中又很好的分散,且当增塑剂含量为150phr时,此时的复合材料膜的综合性能优于其他增塑剂含量的复合材料膜。为了研究增强体含量对明胶弹性体纳米复合材料膜性能的影响,基于上述实验,选取增塑剂含量为150phr制备一系列明胶基载药型弹性体纳米复合材料。其中,载有抗菌药物多粘菌素B硫酸盐的埃洛石纳米管总含量分别为0、5、10、15、20phr。SEM和TEM表明,纳米粒子无大规模的团聚现象；FT-IR和XRD结果表明,纳米粒子的加入并没有改变材料膜本身的结构；应力-应变曲线和TGA表明,加入埃洛石纳米管明显的提高了材料膜的力学性能,交联以后的强度可达到2MPa左右,且降低了热降解的速率；生物毒性表征,虽然加入了埃洛石纳米管以及抗菌药物,但是纳米复合材料膜生物毒性为二级,可以满足创伤敷料的使用；紫外分析能够检测到两种药物的释放,但可能由于多粘菌素B硫酸盐较环丙沙星亲水性较好,所以多粘菌素B含量明显高一些；从抑菌试验中,可以看出纳米复合材料膜对金黄色葡萄球菌以及绿脓杆菌的生长都具有抑制作用。为了进一步证明埃洛石纳米管作为药物载体的缓释作用,制备了将一定含量的抗菌药物环丙沙星、多粘菌素B硫酸盐以及埃洛石纳米管均直接加入明胶基弹性体(甘油含量为150phr)中的复合材料膜。通过与上一部分研究,比较分析发现,相对于将抗菌药物多粘菌素B硫酸盐直接加入基体中,先将其载入到埃洛石纳米管后再加入基体中的复合材料膜的药物释放时间有延迟作用,且抑菌圈能够保持的更久一些,证实埃洛石纳米管对药物起到了缓释的作用。基于明胶的生物弹性体载药型纳米复合材料膜应用于医学上,既可以保持原材料的特性又赋予材料其优良的性能,并且可达到性能和环境两方面的双赢。
【关键词】：明胶 生物弹性体 纳米复合材料 创伤敷料 载药
【学位授予单位】：北京化工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TB33;R318.08
【目录】：

• 摘要4-7
• ABSTRACT7-16
• 符号说明16-17
• 第一章 绪论17-29
• 1.1 生物纳米复合材料17-20
• 1.1.1 生物纳米技术17
• 1.1.2 聚合物基生物纳米复合材料17-20
• 1.2 生物医用材料20-23
• 1.2.1 骨组织修复材料21
• 1.2.2 皮肤组织创伤敷料21-22
• 1.2.3 药物缓释系统22-23
• 1.3 明胶的基本结构、性能和应用23-27
• 1.3.1 明胶及明胶的基本结构23-24
• 1.3.2 明胶的基本性能24
• 1.3.3 明胶在组织工程中的应用24-26
• 1.3.4 明胶在药物运载的应用26-27
• 1.4 本课题的研究内容27
• 1.5 本课题的创新点27-29
• 第二章 实验设计及表征方法29-39
• 2.1 实验原料与试剂29
• 2.2 实验仪器与设备29-30
• 2.3 埃洛石纳米管(HNT)的表面改性30-31
• 2.4 改性后埃洛石纳米管KH550-HNT载药31
• 2.5 明胶基CPX/B生物弹性体纳米复合材料膜的制备31-32
• 2.6 甘油份数不同的明胶基CPX/HNT-B生物弹性体纳米复合材料膜的制备32-33
• 2.7 明胶基CPX/不同HNT-B份数的生物弹性体纳米复合材料膜的制备33-34
• 2.8 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的形貌表征34-35
• 2.9 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜物理化学特征表征35
• 2.10 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的热性能表征35
• 2.11 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的力学性能表征35-36
• 2.12 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的体外降解性能表征36
• 2.13 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的体外吸水性能表征36
• 2.14 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的体外药物释放表征36-37
• 2.15 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的体外抑菌性能表征37
• 2.16 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的体外生物相容性表征37-39
• 2.16.1 细胞毒性测试37
• 2.16.2 细胞粘附与增殖测试37-39
• 第三章 明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜的制备与性能研究39-69
• 3.1 引言39-41
• 3.2 甘油份数不同的明胶基CPX/HNT-PB纳米复合材料膜的制备41-52
• 3.2.1 埃洛石纳米管的表面改性表征42-43
• 3.2.2 改性埃洛石纳米管载药表征43-45
• 3.2.3 HNT、CPX在不同甘油份数的明胶基CPX/HNT-B纳米复合材料膜的分散45-46
• 3.2.4 不同甘油份数的明胶基CPX/HNT-B纳米复合材料膜的内部相互作用46-47
• 3.2.5 不同甘油份数的明胶基CPX/HNT-B纳米复合材料膜的热性能47-48
• 3.2.6 不同甘油份数的明胶基CPX/HNT-B纳米复合材料膜的体外降解性能48-49
• 3.2.7 不同甘油份数的明胶基CPX/HNT-B纳米复合材料膜的体外吸水性能49-50
• 3.2.8 小结50-52
• 3.3 明胶基CPX/B纳米复合材料膜的性能研究52-54
• 3.3.1 明胶基CPX/B纳米复合材料膜的药物释放52
• 3.3.2 明胶基CPX/B纳米复合材料膜的抑菌性能52-53
• 3.3.3 小结53-54
• 3.4 明胶基CPX/不同HNT-B份数的纳米复合材料膜的性能研究54-69
• 3.4.1 HNT、CPX在明胶基弹性体载药型纳米复合材料膜中的分散54-55
• 3.4.2 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的内部相互作用55-57
• 3.4.3 明胶基CPX/不同HNT-B份数的纳米复合材料膜的热性能57-58
• 3.4.4 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的力学性能58-59
• 3.4.5 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的体外降解性能59-60
• 3.4.6 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的体外吸水性能60-61
• 3.4.7 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的体外生物相容性61-63
• 3.4.8 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的药物释放63-65
• 3.4.9 明胶基CPX/不同HNT-PB份数的纳米复合材料膜的抑菌性能65-67
• 3.4.10 小结67-69
• 第四章 结论69-71
• 参考文献71-77
• 致谢77-79
• 研究成果及文章79-81
• 作者和导师简介81-83
• 附件83-84

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