收藏本站
收藏 | 论文排版

哌嗪扩链的新型形状记忆聚氨酯脲的研究

张晓彦  
【摘要】:骨不连是骨折和骨缺损修复中常见的并发症。引起骨不连的主要原因包括固定不稳定、骨折骨隙过大、应力遮挡、血供不足等。目前针对骨不连问题,大多数研究是集中在骨不连形成后的治疗方法和治疗方案研究上,少量关于防止骨不连形成的报道也主要是集中在固定器械和医生临床手术的经验交流上。利用生物可降解形状记忆材料作为骨折间的填充物或人工骨,借助形状记忆材料的温致形状记忆性能,在材料形状回复的过程中消除骨折间隙,同时在骨折两端产生纵向的挤压力,可望预防骨不连的形成。基于上述假设,本课题拟设计和制备一种新型的形状记忆聚氨酯高分子材料,使在具有良好的生物降解性、生物相容性的同时,更为重要的是具有优良的形状记忆性能和力学性能,以期用于制造预防骨不连形成的人工骨。本研究首先选择低分子量聚乙二醇(PEG400)为助引发剂,引发D,L-丙交酯开环聚合制备大分子二醇(PDLLA-PEG-PDLLA),然后以六亚甲基二异氰酸酯(HDI)为偶联剂、哌嗪(PPZ)为扩链剂,采用两步法溶液聚合制备新型形状记忆聚氨酯脲(PUU-PPZ)。以PEG400为助引发剂,旨在提高材料的韧性并保持其良好的生物相容性;采用PPZ为扩链剂,旨在避免溶液聚合过程中发生交联,同时,PPZ的环状结构也可望增强软硬段的相分离,提高形状记忆性能的同时赋予材料良好的力学性能。采用傅立叶变换红外光谱仪(FTIR)、核磁共振波谱仪(NMR)、多角激光光散射仪(GPC-MALLS)、差示扫描量热计(DSC)、高精度原子力显微镜(AFM)、力学拉伸载荷试验以及常规化学分析方法等手段对材料的结构、记忆性能、力学性能和亲疏性等进行了定性/定量表征。主要研究内容和结论如下: ①以聚乙二醇400(PEG400)为助引发剂,辛酸亚锡(Sn(Oct)2为引发剂,引发D,L-丙交酯熔融开环聚合制备两端带羟基的三嵌段共聚物的大分子醇PDLLA-PEG-PDLLA。重点考察了PEG400用量和反应温度对PDLLA-PEG-PDLLA分子量的影响,并表征了PDLLA-PEG-PDLLA的热性能。 1)FTIR和1HNMR结果表明,本研究已成功制备了两端带羟基的三嵌段共聚物(PDLLA-PEG-PDLLA)。 2)端羟值分析和1HNMR的检测结果表明,当D,L-丙交酯单体和PEG400(LA/PEG400)的摩尔比为1:15、1:30、1:50时,PDLLA-PEG-PDLLA的数均分子量依次为2400、4200、7200左右,说明随LA/PEG400比例减小PDLLA-PEG-PDLLA的分子量逐渐增大。 3)考查温度对PDLLA-PEG-PDLLA分子量和产率的影响,结果表明140℃为优化反应温度,24h为优化反应时间。 4)DSC分析结果显示,PDLLA-PEG-PDLLA材料的玻璃化转变温度(Tg)具有分子量依赖性,随着材料分子量从2400增加到7200,其Tg由13.92℃增至36.11℃。 ②以Sn(Oct)2为催化剂,PDLLA-PEG-PDLLA为软段,HDI为偶联剂、PPZ为扩链剂,在无水甲苯溶剂中采用二步法扩链,制备了一系列嵌段PUU-PPZs材料。考查了软硬段组分和比例对PUU-PPZs合成的影响,并表征了PUU-PPZs材料的结构与热性能。 1)FTIR、HNMR分析结果表明,采用本研究方法已成功制备出了新型聚氨酯脲PUU-PPZs。以数均分子量为4000的PDLLA-PEG-PDLLA为软段时,随HDI/PDLLA-PEG-PDLLA比例从1.1、1.3、1.5依次增加,PUU-PPZ的分子量分别为5.4万、8.3万和9.1万。 2)二元仲胺扩链剂哌嗪替代二元伯胺扩链剂可有效降低交联反应发生机率,使反应体系更易于控制,有利于制备线性PUU-PPZs材料,提高材料的理化性能。 3)DSC热分析结果表明,随着HDI/PDLLA-PEG-PDLLA比例逐渐增大(1.1→1.3→1.5),PUU-PPZs的Tg也依次增大(37.50→38.90→44.20℃),能够满足骨不连要求其Tg略高于体温的要求。 ③采用拉伸试验考察了PUU-PPZs材料力学性能和形状记忆性能,重点考察了HDI/PDLLA-PEG-PDLLA比例、变形率、变形温度、回复温度对于形状固定率和回复率的影响,并采用AFM观察了材料软硬段的相分离情况,理解材料形状记忆性能的内在机理。。 1)机械拉伸试验结果表明,以分子量为4000的PDLLA-PEG-PDLLA为软段制备的PUU-PPZ4K,其拉伸模量随HDI/PDLLA-PEG-PDLLA比例增大(1.1→1.3→1.5),其拉伸模量依次增大(406→584→856MPa),而其断裂伸长率则逐渐减小(866%→698%→475%),表现出明显的强韧材料的特征。 2)PUU-PPZs系列材料具有良好的形状记忆性能,Rf达到95%以上,Rr均大于93%;形状固定率随着硬段含量的增加而上升,而固定率则相反。 3)AFM观察显示,PUU-PPZs膜材具有很明显的相分离结构,亮区作为分散相团聚态分布在暗区连续相中。计算PUU-PPZs中软段与硬段的质量比或链长比,并与AFM图中暗区与亮区的面积比,发现两者相近,说明亮区为材料中的硬段,而暗区为材料的软段。软段与硬段的相分离是材料具有良好形状记忆性能的结构基础。 ④采用吸水率和静态水接触角考察了PUU-PPZs材料的亲/疏水性能。PUU-PPZs的静态水接触角小于对照组PDLLA,而吸水率则高于PDLLA,表明PUU-PPZs的亲水性高于PDLLA。同时,随着硬段含量的增加,即HDI/PPZ比例增大,静态水接触角呈下降趋势。


知网文化
【相似文献】
中国期刊全文数据库 前20条
1 张雅博;马秦;程晓兵;王一波;杜兆杰;雷德林;;钛网成型自体颗粒骨复合骨修复材料修复兔下颌骨缺损的实验研究[J];中国口腔颌面外科杂志;2011年03期
2 段友容;陈继镛;张兴栋;;胶原作为骨修复材料的研究进展[J];材料导报;2001年10期
3 叶建新;沈如杰;;新型含重组人骨形态发生蛋白2骨修复材料的制备及生物学评价[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年45期
4 徐铮青;林军;徐靖宏;;磷酸钙骨水泥理化性能改进的研究进展[J];材料科学与工程学报;2009年04期
5 王玮竹,朱晏军,阎玉华;颅骨修复材料的研究进展[J];化工新型材料;2004年09期
6 邱凯,万昌秀,陈馨;不同掺锶聚磷酸钙骨修复材料的抗压强度评价[J];口腔材料器械杂志;2005年02期
7 赵甜娜;韩金祥;王世立;贾金秋;张维东;栾中华;;重组人成骨蛋白-1骨修复材料的毒性研究[J];山东医药;2006年29期
8 甘少磊;冯庆玲;;卡拉胶/纳米羟基磷灰石/胶原可注射骨修复材料的制备与表征[J];中国医学科学院学报;2006年05期
9 郭志敏;陈福;赵恩录;武丽华;;有机-无机杂化材料在骨修复中的应用[J];化工新型材料;2007年07期
10 吴琳;徐兴祥;李波;王禄增;戚忠政;曹小明;田冲;张劲松;;泡沫碳化硅的生物相容性[J];材料研究学报;2008年01期
11 杨萌;陈民芳;王昊;李长义;;骨修复用纳米羟基磷灰石/聚酰胺66的体内外生物相容性(英文)[J];中国组织工程研究与临床康复;2010年08期
12 赵存举;张长青;;硼酸盐玻璃生物学特性研究进展[J];国际骨科学杂志;2011年04期
13 王德超;郑玉琴;李丽;刘维钢;史晨辉;董金波;孙建华;;牛去细胞骨基质的生物相容性研究[J];颈腰痛杂志;2007年01期
14 石国华;丁诚;龚连生;张宗久;李坚;李钧;金鑫;;壳聚糖/羟基磷灰石纳米复合材料修复骨缺损研究[J];中国现代医学杂志;2007年19期
15 赵荻;黄文旵;;骨修复用生物玻璃复合材料研究进展[J];功能材料;2008年03期
16 凌秀菊;龚兴厚;邱巧锐;;生物降解高分子/羟基磷灰石复合材料研究进展[J];高分子通报;2009年04期
17 王德超;李奎;崔冰;宁宇;程峰;;去抗原异种松质骨材料的生物相容性研究[J];组织工程与重建外科杂志;2009年01期
18 宁江海,刘洪臣,龙建银,毛克亚,王会信;纤维连接蛋白模拟多肽改进碳磷酸钙骨水泥反应性的体外研究[J];中华老年口腔医学杂志;2005年02期
19 蔡开勇;;纳米生物材料及其界面特性对成骨细胞生长影响的研究进展[J];材料导报;2007年02期
20 殷海荣;武丽华;丁纪根;赵高扬;张光华;;应用于骨修复的明胶-CaO-SiO_2-TiO_2生物活性杂化材料的合成及其性能(英文)[J];中国组织工程研究与临床康复;2007年22期
中国重要会议论文全文数据库 前10条
1 杜珂;甘志华;;PDLLA/HA纳米复合材料表面形貌对细胞粘附生长的影响[A];中国化学会第15届反应性高分子学术讨论会论文摘要预印集[C];2010年
2 ;PRGD/PDLLA/n-HAP scaffolds for peripheral nerve regeneration[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第7分册)[C];2010年
3 宋萌;;生物活性骨修复材料修复颌骨缺损的动态疗效观察[A];中华口腔医学会全科口腔医学专业委员会第一次学术年会会议论文集[C];2009年
4 韩金明;张明;;纳米羟基磷灰石/聚酰胺66复合骨修复材料的研究进展[A];2009年浙江省骨科学学术年会论文汇编[C];2009年
5 王友法;闫玉华;李世普;严琼姣;;PRGD/PDLLA/n-HAP神经再生细胞支架材料(英文)[A];第七届中国功能材料及其应用学术会议论文集(第2分册)[C];2010年
6 贺永进;姬彦辉;腾宇;李景峰;王玉龙;郭晓东;;BMP-2活性肽/纳米晶胶原基骨修复材料复合移植修复大鼠颅骨缺损的实验研究[A];中华医学会第三次骨质疏松和骨矿盐疾病中青年学术会议论文汇编[C];2011年
7 李学敏;刘玲蓉;周志敏;张其清;;胶原/羟基磷灰石复合功能性骨修复材料的研究现状和展望[A];中国仪器仪表学会医疗仪器分会2010两岸四地生物医学工程学术年会论文集[C];2010年
8 常江;;含镁硅酸盐生物活性陶瓷骨修复材料的制备及性能研究[A];生物材料与再生医学的现状与未来——2010年第十届上海地区医用生物材料研讨会论文摘要汇编[C];2010年
9 宋巍;丁玉龙;王践云;余喜讯;万昌秀;;掺杂骨修复材料CPP结构对降解行为的影响[A];2007年全国高分子学术论文报告会论文摘要集(下册)[C];2007年
10 潘健;田杰谟;董利民;王晨;;磷酸钙矿物相骨修复材料固化过程的XRD分析[A];中国生物医学工程学会第六次会员代表大会暨学术会议论文摘要汇编[C];2004年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 阮长顺;新型骨修复材料可降解哌嗪基聚氨酯脲的研究[D];重庆大学;2011年
2 黄美娜;可预防骨不连的骨修复用新型形状记忆聚氨酯-脲的研究[D];重庆大学;2010年
3 孙姣霞;基于新型PEG衍生物共聚改性聚乳酸的骨再生材料的研究[D];重庆大学;2012年
4 周奂君;生物活性骨修复材料的构建与生物学响应研究[D];华东理工大学;2011年
5 傅亚;骨修复因子功能化聚乳酸的制备及其生物相容性研究[D];重庆大学;2012年
6 赵建华;骨修复材料PDLLA/HA/DBM的研制及其应用基础研究[D];第三军医大学;2003年
7 金合;可注射骨修复材料结合骨碎补总黄酮修复鼠骨缺损[D];北京中医药大学;2010年
8 戴程隆;用于局部快速止血和骨修复的可降解介孔硅基干凝胶设计制备与性能研究[D];华东理工大学;2011年
9 许子星;氨等离子体锚定短肽组织工程骨的制备及实验研究[D];南方医科大学;2011年
10 胡承波;BAIP-Ti(IV)配合物催化D,L-丙交酯开环聚合及PDLLA的静电纺丝研究[D];重庆大学;2012年
中国硕士学位论文全文数据库 前10条
1 张晓彦;哌嗪扩链的新型形状记忆聚氨酯脲的研究[D];重庆大学;2012年
2 罗军;rhBMP-2/20% β-TCP/PDLLA(重组人骨形态发生蛋白-2/20% β-磷酸三钙/消旋聚乳酸)复合物用于腰椎后外侧融合的实验研究[D];桂林医学院;2010年
3 钟伟业;HA/PDLLA复合材料在体内降解及引导成骨过程的组织学观察[D];中南大学;2010年
4 徐鹏;β-TCP/PDLLA复合材料制备及生物学性能的研究[D];武汉理工大学;2011年
5 张雅博;钛网成型自体颗粒骨复合骨修复材料修复兔下颌骨缺损的实验研究[D];第四军医大学;2011年
6 赵澎;原位增强型磷酸钙基骨修复材料的制备与性能研究[D];暨南大学;2010年
7 刘高梅;挤出法制备多孔磷酸钙骨修复材料[D];华南理工大学;2011年
8 刘海涛;PDLLA/n-HAP复合多孔管状支架的制备及生物学性能研究[D];武汉理工大学;2011年
9 王代宪;负载BMP与VEGF的PDLLA组织工程材料修复兔桡骨缺损的实验研究[D];泰山医学院;2007年
10 王萍;PDLLA/HA细胞支架的制备及性能表征[D];武汉理工大学;2011年
中国重要报纸全文数据库 前10条
1 夏大;厦大用贝壳研制出新型骨修复材料[N];中国海洋报;2010年
2 福于;羟基磷灰石基骨修复材料填补国家空白[N];中国渔业报;2010年
3 白文;智能骨修复材料研发有新突破[N];中国医药报;2011年
4 华泰证券 任飞;迪康药业:PDLLA铺设业绩高速路[N];医药经济报;2002年
5 学生记者 吴婷婷;破译人骨组装“密码” “断骨再生”梦想成真[N];新清华;2009年
6 本报记者 赵玲 辑 元直;让“器官再生”成为可能[N];中国医药报;2009年
7 于洋 张兆军;骨修复新技术可提高骨缺损愈合能力和质量[N];科技日报;2011年
8 本报记者 曾文;技术加资本 迪康给蓝图[N];中国高新技术产业导报;2002年
9 杨文丰;可吸收骨折内固定螺钉面市[N];医药经济报;2001年
10 李海 朱义伟;创新科技 造福人类[N];四川日报;2006年
 快捷付款方式  订购知网充值卡  订购热线  帮助中心
  • 400-819-9993
  • 010-62982499
  • 010-62783978