銅-低密度聚乙烯納米復(fù)合材料在模擬宮腔液中的腐蝕行為及其對銅離子的控釋.pdf

1、宮內(nèi)節(jié)育器Intrauterine Device (IUD)是一種安全、有效、經(jīng)濟(jì)、可逆、簡便的避孕工具，也是全球使用最廣泛的方法之一。IUD分為惰性和活性兩大類。惰性IUD由于其避孕效果差已經(jīng)被活性IUD完全取代?；钚訧UD主要有兩種類型:載銅IUD (Cu-IUD)和藥物緩釋IUD o Cu-IUD中銅的避孕效果好，因而成為當(dāng)今研究最多，使用最廣的IUD. 傳統(tǒng)的載銅IUD在30多年的使用過程中顯現(xiàn)出一些固有的弊端:(1)所

2、載銅中銅離子的有效轉(zhuǎn)化率較低;(2)置入人體初期銅離子釋放呈現(xiàn)暴釋現(xiàn)象;(3)銅離子釋放速率不可調(diào)控。這些弊端容易給使用者帶來出血、脫落和盆腔炎等副作用。為了克服這些弊端，本論文成功設(shè)計并制備了一種新型IUD材料，即銅納米顆粒填充低密度聚乙烯復(fù)合材料(Copper/LDPE nanocomposite)，并對此復(fù)合材料在模擬宮腔液中的腐蝕行為和銅離子的釋放特性進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。 用分光光度法對銅、氧化亞銅、氧化銅三種物質(zhì)的納米和

3、微米顆粒在模擬宮腔液中銅離子的轉(zhuǎn)化率進(jìn)行了跟蹤測定，同時用X射線衍射(XRD)方法對銅納米顆粒在模擬宮腔液中腐蝕的中間產(chǎn)物進(jìn)行了表征。結(jié)果表明，銅微米顆粒在模擬宮腔液中的銅離子的轉(zhuǎn)化率為60﹪左右，與文獻(xiàn)報導(dǎo)塊體銅的銅離子轉(zhuǎn)化率一致。但實驗中測得銅納米顆粒的轉(zhuǎn)化率達(dá)到98﹪以上，而且氧化亞銅和氧化銅的銅離子轉(zhuǎn)化率都達(dá)到90﹪以上。銅納米顆粒在模擬宮腔液中極高的銅離子轉(zhuǎn)化率為制備新型IUD材料創(chuàng)造了良好的條件，可以有效地克服傳統(tǒng)載銅IUD

4、中銅的利用率低的問題，充分體現(xiàn)了納米材料用于計劃生育領(lǐng)域的優(yōu)勢。 考慮到聚合物包覆金屬粒子后，可減緩介質(zhì)對金屬粒子的腐蝕速度，同時對可溶性腐蝕產(chǎn)物還有一定的控釋作用，文中將銅納米顆粒與低密度聚乙烯進(jìn)行復(fù)合制備Copper/LDPE納米復(fù)合材料。用分光光度法、SEM以及XRD等方法研究了在模擬宮腔液中Copper/LDPE納米復(fù)合材料對銅離子的控釋、銅納米顆粒在復(fù)合材料中的分布、以及腐蝕產(chǎn)物的成分。結(jié)果表明，可以通過控制銅納米顆粒

5、的質(zhì)量分?jǐn)?shù)來調(diào)節(jié)Copper/LDPE納米復(fù)合材料在模擬宮腔液中銅離子的釋放速率。納米復(fù)合材料的體積電阻率和銅離子釋放性能的實驗結(jié)果同時證明，在銅納米顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù)為30﹪到35﹪區(qū)間范圍內(nèi)，銅顆粒開始形成了連續(xù)的網(wǎng)絡(luò)通道。通過對比研究發(fā)現(xiàn)，在銅離子釋放行為和材料的可控性調(diào)節(jié)方面，納米復(fù)合材料明顯優(yōu)于微米復(fù)合材料。納米復(fù)合材料在模擬宮腔液中釋放銅離子的速率隨溶液的pH值的升高而降低。復(fù)合材料中銅的腐蝕機理與銅納米顆粒單獨在模擬宮腔液中的腐

6、蝕機理完全相同。 文中用DSC, XRD, EDX/SEM等方法對Copper/LDPE納米復(fù)合材料基體在浸泡過程中的結(jié)構(gòu)變化、復(fù)合材料浸泡后表面形態(tài)進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，Copper/LDPE納米復(fù)合材料中聚乙烯基體在37'C的模擬宮腔液中浸泡過程中，逐漸向片狀晶體結(jié)構(gòu)演變，而且因弛豫作用使得其結(jié)晶度提高。同時，聚乙烯因吸水而使聚乙烯晶胞體積膨脹，使得擠出工藝制得的復(fù)合材料中原有的空間空洞消失。Copper/LDPE納米復(fù)合材

7、料在模擬宮腔液中具有成分自潔作用。這種自潔作用既可以促進(jìn)銅離子的平穩(wěn)釋放，而且可消除因傳統(tǒng)Cu-IUD表面的無機沉積物而引起的子宮內(nèi)膜損傷。 文中用XRD內(nèi)標(biāo)法對浸泡280天后的Copper/LDPE納米復(fù)合材料和Copper/LDPE微米復(fù)合材料進(jìn)行對比分析，結(jié)果表明:Copper/LDPE納米復(fù)合材料在模擬宮腔液中對銅離子的控釋性能明顯優(yōu)于Copper/LDPE微米復(fù)合材料。其主要原因在于納米復(fù)合材料在模擬宮腔液中腐蝕的過程

8、中，銅納米顆粒組成的團(tuán)簇首先被氧化生成了大量的中間產(chǎn)物一一氧化亞銅相，大量的氧化亞銅儲集在復(fù)合材料內(nèi)部，造成了高的氧化亞銅相的濃度梯度，從而促進(jìn)了銅離子的平穩(wěn)釋放。微米復(fù)合材料內(nèi)部的銅微米顆粒表層的氧化膜阻礙了顆粒中心單質(zhì)銅的進(jìn)一步氧化，使得微米復(fù)合材料內(nèi)部氧化亞銅相不能產(chǎn)生濃度梯度，進(jìn)而使得銅離子的釋放速率產(chǎn)生較大的落差。 文章最后根據(jù)Copper/LDPE納米復(fù)合材料在模擬宮腔液中對銅離子控釋特性提出兩種新型IUD的性能參數(shù)