β-环糊精改性聚丁二酸丁二醇酯的研究

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超分子化学是一门新兴学科,主要研究分子之间的相互作用力及其协同作用。目前超分子化学已经成为一个与近代化学、生命科学、材料学等多门学科相互交叉的跨学科的研究领域。环糊精(CDs)具有“外亲水,内疏水”的独特结构,是超分子化学中一个非常重要的主体。它可以与许多体积、极性适合的小分子和线型聚合物形成具有(准)轮烷、(准)聚轮烷结构的内含复合物。再加上其安全无毒,廉价易得的优点,以环糊精为主体分子的超分子结构在生物医用材料领域的应用正在受到人们越来越多的关注。聚丁二酸丁二醇酯(PBS)是一种生物可降解脂肪族聚酯,具有优良的生物降解性和相容性,是生物医用可降解高分子材料中的研究热点。因此,通过制备β-环糊精(β-CD)与PBS的包合物,一方面,可以拓宽(准)聚轮烷领域的研究范围,增加其研究深度;另一方面,将包合物作为新型成核剂应用到PBS改性中,将使其在医用材料领域的应用具有更加广阔的前景。   本论文的结构分为前后承接的四部分。首先,结合实验室的前期研究基础,合成了不同数均相对分子质量的PBS。接着,用β-CD与数均相对分子质量较低的PBS在二甲基亚砜中进行超分子自组装,制备了β-CD与PBS的包合物(PBSIC)。然后,将PBSIC添加到数均相对分子质量较高的PBS中,通过与聚酯类通用成核剂滑石粉、苯甲酸钠作比较,考察其成核效果。最后,将成核改性后的PBS在模拟体液环境中进行6个月的体外降解实验,分析其在具体应用中的降解性。   (1)成功地制备了β-CD与PBS的包合物,并通过FT-IR、1H-NMR、DSC和WAXD对其结构和性能进行了表征和测试。研究发现,β-CD与PBS形成了“隧道型”的准聚轮烷结构,β-CD与PBS重复单元的数目比为1:1.75。   (2)将PBSIC添加到PBS中后,球晶细化,排列紧密,亲水性下降,结晶度、结晶温度和结晶速度都有显著升高,有着不逊于滑石粉和苯甲酸钠的成核能力。而添加β-CD的PBS并没有明显变化。文中分析了三种有效成核剂不同的成核机理,证实了苯甲酸钠的化学成核作用。   (3)将成核效果最好的PBS/苯甲酸钠、PBS/PBSIC与纯PBS共三种薄膜在模拟体液环境中进行降解。经过为期6个月的实验发现,三种薄膜的质量损失均非常不明显,但由于苯甲酸钠的溶出和PBSIC中环糊精的分解,略有不同。三种薄膜的数均相对分子质量均呈线性下降趋势,多分散系数变大。   综上所述,由于滑石粉不可降解,不具有生物相容性,因此不能作为成核剂应用于生物医用材料中。而苯甲酸钠虽然具有优异的成核能力,但是由于它会在成型加工过程中造成PBS数均相对分子质量的明显下降,且在降解初期大量溶出,因此也不适合应用于医用材料中。PBSIC有着与滑石粉、苯甲酸钠接近的成核能力,本身安全、无毒,可以完全降解。因此,是一种适合应用于生物医用PBS的新型成核剂。
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