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硅水凝胶互穿网络材料的制备与性能研究

汤琦  
【摘要】:聚二甲基硅氧烷(PDMS)是目前广泛应用的一类硅橡胶类材料。PDMS具有较好的生物相容性、稳定性、弹性和优异的透氧性能,因此,其在生物医学领域的应用价值曾一度引起人们的关注。很多研究都希望在PDMS的基础上获得适用于作为人造器官、软组织替代、角膜接触镜的新材料。但是,PDMS内在的疏水性使得它特别容易粘附蛋白质和脂质沉淀,单纯硅胶材料由于不含水,容易疏水而与组织发生粘连,并且对营养物质的渗透性较差,因而使它的应用受到局限。本文通过在PDMS中引入亲水的水凝胶第二相获得硅水凝胶的互穿网络(IPNs)材料,在改善PDMS表面亲水性的同时赋予其一定溶胀性能,从而使其在药物释放,长期植入方面更有优势。 研究通过溶胶-凝胶法我们成功地制备了PDMS与聚乙烯醇(PVA)的半互穿网络材料(半-IPNs)。其中PDMS在正硅酸乙酯(TEOS)的作用下发生交联形成网络,同时加入不同量的PVA亲水成分,从而得到相应的PDMS/PVA半-IPN体系。通过对所得PDMS/PVA半-IPN体系进行表征,揭示了PVA成分的存在对于材料性能的影响。 通过单体浸渍法制备了PDMS与聚甲基丙烯酸-β-羟乙酯(PHEMA)的IPN复合物体系,并且考察了体系中影响水凝胶第二网络含量的各个因素。对于该体系来说,由于PHEMA第二网络成分分布于整个PDMS基体当中,因此,亲水成分在改善材料表面可湿性的同时还赋予了材料一定的溶胀性能。研究表明,IPN体系中较高的水凝胶第二网络的含量可以通过调整PDMS形成过程中以及水凝胶第二网络引入过程中的溶剂效应来获得,较好地改善材料的亲水性。 为了获得易于植入、具有较好分散性和对特殊部位具有较好填充性的材料,研究进一步制备了PDMS/PHEMA的IPN球。经过进一步的优化,最多可将约43%的PHEMA引入到PDMS第一网络球当中,使材料的表面亲水性和抗蛋白质沉淀的性能得到相应的改善以适于长期使用。另外,研究发现该方法制得的PDMS/PHEMA IPN球具有一种空心的结构,我们认为这种空心微胶囊的结构使它可以作为一种药物释放载体得到应用。 近年来,由于多孔植入材料的特殊结构能够赋予这类材料一些实际应用中所希望的性能,从而引起了人们的广泛关注。本文通过模板法制备了多孔的硅水凝胶IPN膜材料。对CaCO3微球进行表面改性改善了其在PDMS预聚物中的分散性,从而使所得IPN膜具有一种相互贯通的多孔结构。结果表明,该方法所得多孔IPN膜材料与无孔IPN相比具有更强的溶胀能力和载药能力,在生物医学领域具有潜在的应用价值。


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