可生物降解PGS和PGGS的微觀結(jié)構(gòu)與形狀記憶效應(yīng).pdf

1、本文采用熔融共縮聚的方法合成了具有不同組成和凝膠程度的聚癸二酸丙三醇酯(PGS)及以乙二醇為第三單體的聚癸二酸乙二醇丙三醇酯(PGGS)，采用紅外光譜分析、X射線光電子能譜分析、示差掃描量熱分析、X射線衍射分析、偏光顯微分析、拉伸試驗、體外降解和細胞培養(yǎng)試驗，研究了PGS和PGGS的微觀結(jié)構(gòu)、力學(xué)性能、降解特性、細胞相容性以及單程和雙程形狀記憶效應(yīng)，揭示了微觀結(jié)構(gòu)與性能之間的內(nèi)在聯(lián)系，闡明了形狀記憶效應(yīng)的微觀機制。
　　結(jié)構(gòu)分析結(jié)

2、果表明，單體組成和交聯(lián)時間對PGS和PGGS的結(jié)構(gòu)有較大影響。癸二酸含量增加，PGS的交聯(lián)速度加快，交聯(lián)程度增大。癸二酸含量為45mol％，交聯(lián)時間為134小時，PGS的凝膠度僅為35.2%。PGS的結(jié)晶相為球晶，癸二酸含量增加，結(jié)晶度下降。乙二醇的加入增加了交聯(lián)點之間的鏈段長度，提高了結(jié)晶度。乙二醇為30.8mol%時，交聯(lián)時間短于36h，結(jié)晶相為球晶，當(dāng)交聯(lián)時間超過48h，結(jié)晶相大都仍為球晶，但出現(xiàn)少量的取向生長的片層晶；交聯(lián)時間繼

3、續(xù)延長，片層晶含量增多，片間距減小。
　　拉伸試驗結(jié)果表明，癸二酸含量為50mol%和55mol%時，PGS的斷裂強度隨交聯(lián)時間的增加而降低。第三單體的加入提高了強度，當(dāng)交聯(lián)時間為60和72h時，隨乙二醇含量增加，PGGS斷裂強度和斷裂應(yīng)變先略有降低后快速增加，至乙二醇含量為30.8mol%時達最大值，斷裂強度為9.4MPa和11.3MPa，斷裂應(yīng)變?yōu)?82%和417%，此時應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈硬彈性特征。
　　降解試驗和細胞培

4、養(yǎng)試驗結(jié)果表明，癸二酸含量為50mol%的PGS為表面降解；對于PGGS和癸二酸含量高于50mol%的PGS，表面降解和本體降解同時發(fā)生。PGGS的降解速度慢于PGS。癸二酸含量為55mol%時，PGS的水接觸角為57.3°，親水性適中，有利于MSCs細胞的粘附和生長，PGGS的細胞相容性較PGS略有降低。
　　試驗發(fā)現(xiàn)，癸二酸含量為50-55mol%時，PGS二元共聚物呈現(xiàn)出單程形狀記憶效應(yīng)，其中化學(xué)交聯(lián)的三維網(wǎng)絡(luò)為固定相，結(jié)晶

5、相作為可逆相。增加癸二酸含量使PGS二元共聚物的形狀恢復(fù)率增大，形狀保持率減小，而形狀恢復(fù)溫度先升高后降低。癸二酸含量為50mol%的PGS在拉伸變形量為100%時，形狀回復(fù)率為100%，形狀保持率為96.5%；當(dāng)拉伸變形量達到300%時，形狀恢復(fù)率和形狀保持率均超過90%。PGGS呈現(xiàn)良好的單程形狀記憶效應(yīng)，形狀保持率和形狀恢復(fù)溫度均高于PGS。交聯(lián)時間增加，PGGS的形狀恢復(fù)率增加，形狀恢復(fù)溫度下降。當(dāng)乙二醇含量為30.8mol%，

6、交聯(lián)時間為72h，拉伸變形量為100%時，PGGS的形狀恢復(fù)溫度為40℃，形狀恢復(fù)率和形狀保持率均高于99%；當(dāng)拉伸變形量為400%時，形狀恢復(fù)率和形狀保持率均高于95%。
　　研究發(fā)現(xiàn)，乙二醇含量為30.8mol%，交聯(lián)時間為60h和72h的PGGS，經(jīng)過熱機械訓(xùn)練后獲得了雙程形狀記憶效應(yīng)。交聯(lián)時間為72h的PGGS，訓(xùn)練拉伸變形量為100%時，雙程形狀恢復(fù)率達20.9%。足夠量片層晶的存在是PGGS呈現(xiàn)雙程記憶效應(yīng)的必要條件，