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壳聚糖和聚乳酸(PLLA)是两类性能优良的生物材料,在生物医药领域均显示其优越性。利用组分间氢键相互作用,制备出结合两者优良性能的“共混型”组织工程支架材料具有重要的意义。本文采用甲烷磺酸保护,壳聚糖与酰氯反应合成了不同分子量和不同酰基侧链长度的O-酰化壳聚糖衍生物(OCS),用红外光谱及核磁共振谱证明产物为目标产物。以氯仿为共溶剂,通过流延成膜法制备OCS/PLLA 共混膜,重点研究酰基侧链长度及壳聚糖分子量对共混膜组分间氢键、相容性及细胞亲和性的影响,为其在组织工程支架材料的应用提供理论基础。
合成了三种不同酰基侧链长度的O-酰化壳聚糖(O-辛酰基壳聚糖、O-十二酰基壳聚糖和O-棕榈酰基壳聚糖)(分子量均为3.0×103Da)和三种不同壳聚糖分子量的O-十二酰基壳聚糖(分子量分别为3.0×103Da、1.0×104Da和5.0×105Da)。O-酰基化改性破坏了壳聚糖的氢键结构,提高了壳聚糖的脂溶性,OCS 产物能溶解在氯仿中,为采用氯仿为共溶剂,通过溶液共混法制备OCS/PLLA 共混膜提供方便。
采用FTIR、TG/DSC、WAXD和SEM等方法,研究了共混膜中的氢键作用情况。
结果表明,OCS/PLLA 共混膜组分间存在较强的氢键相互作用;氢键作用主要发生在O-酰化壳聚糖的氨基和聚乳酸的羰基之间;组分间的氢键作用受到壳聚糖分子量和酰基侧链长度的影响,壳聚糖分子量越小,与聚乳酸分子间的氢键相互作用越强;酰基侧链越短,O-酰化壳聚糖与聚乳酸之间的氢键作用越强,共混膜中两组分的相容性越好。SEM观察结果表明,酰基侧链较短的3k-OOCS/PLLA和3k-LOCS/PLLA 共混膜具有较好的相容性,而侧链较长的3k-POCS/PLLA 共混膜存在一定的相分离结构。
生物学研究结果表明:O-酰化壳聚糖/聚乳酸共混膜生物相容性良好,具有无毒、对动物组织无排斥性及生物可降解等特点;O-酰化壳聚糖有利于提高聚乳酸的细胞亲和性。有望成为新型组织工程支架材料。