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聚羟基脂肪酸酯(PHA)无规嵌段聚氨酯的合成、表征及其生物医学性能研究

陈智飞  
【摘要】: 聚羟基脂肪酸酯(Polyhydroxyalkanoates或PHAs)是一类微生物发酵、可生物降解的高分子聚酯,因其具有卓越的生物相容性和生物降解性而受到越来越多的关注。随着生物技术的不断发展,如今聚羟基脂肪酸酯已有150多个品种。本文选用了PHA家族中聚(3-羟基丁酸-co-4-羟基丁酸共聚酯)(P3/4HB)、聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基己酸共聚酯)(PHBHHx)和聚(3-羟基己酸-co-3-羟基辛酸共聚酯)(PHHxHO)通过化学共聚的方式合成二个系列的多嵌段聚氨酯共聚物。 所合成的产物通过核磁(NMR)和红外(IR)对其结构及结构转变进行分析,并结合凝胶渗透色谱(GPC)测试结果,验证了产物的嵌段结构。示差扫描量热测试结果(DSC)显示所有的产物只有一个玻璃化转变温度(Tg)并具有很低的结晶度(Xc%)。通过接触角测量仪,以水和二碘甲烷为测试试剂,可得知所合成的聚氨酯材料与原材料相比具有更低的表面自由能和一个更疏水的表面。低结晶度,低表面自由能及疏水表面有利于蛋白的吸附,使得材料在生物材料方面有良好的应用。Cell count kit-8 (CCK-8)的结果表明,在整个培养过程中,兔血管平滑肌细胞(RaSMCs)及人类永生化角质形成细胞(HaCats)在聚氨酯材料上都生长良好,同时通过扫描电镜(SEM)照片证明了RaSMCs在这种聚氨酯材料上能更好地达到官能化。血小板黏附的SEM照片说明了材料有很强的血小板吸附能力,并通过测定血小板中的乳酸脱氢酶(LDH)活性及可溶性P选择素(sP-selectin)的表达量证明了材料具有优良的血小板活性,同时进行的人全血凝血时间实验进一步验证了材料具有优良的凝血效果。凝血实验还证明了血液相容性一定程度上与材料的亲水性和材料的结晶度有关。 本文首次通过熔融聚合的方法合成以2种PHA为基材的聚氨酯材料,并突出研究其疏水性、低结晶的特点在生物医学上的应用。这将为拓展PHA应用领域,尤其在止血材料、创伤修复材料和新型生物医学材料方面有着特殊的用途。


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