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试议复合静电喷法制备二氧化硅/聚乳酸复合微球和纤维与作为药物载体

收藏本文 2024-01-14 点赞:34291 浏览:150362 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:静电喷法是种使带电聚合物溶液或熔体在高压静电场中形成射流来制备聚合物微球或纤维的种加工策略。目前,静电喷微球和纤维已被广泛运用于生物医用领域。然而,静电喷微球形貌不可控,单的聚合物载药微球药物释放速率过快,药物释放可控性差,复合微球制备更难于制约。由此,本论文系统探讨静电喷技术制备生物可降解高分子微球,制备有机/无机复合微球及其作为抗粘附涂层和药物载体,并进步考察静电喷复合纤维作为药物载体的特性。首先,采取静电喷雾技术制备聚乳酸(PLLA)微球并系统探讨各电喷工艺参数(静电喷溶液浓度、电压、收集距离和流速)对于电喷微球的表面特性和粒径的影响规律。探讨发现静电喷历程中电喷微球的表面官能团会发生重新排列。低结合能官能团(基团)在微球表面富集,高结合能官能团(亚基团和酯键官能团)分布在微球亚表层。随溶液浓度、流速增大,微球的粒径及zeta电位呈单调上升走势,随喷射电压、接收距离增大,微球的粒径及zeta电位呈单调下降走势。其次,采取共溶剂静电喷法制备了具有凸凹结构的PLLA和改性二氧化硅纳米颗粒(MSN)复合涂层,探讨涂层的亲疏水性以及其表面抗细胞和细菌粘附的性能。探讨结果表明该共溶剂电喷技术能将MSN完全包裹在PLLA微球内部,并在PLLA微球表面形成凹凸结构,增加了涂层的表面粗糙度和疏水性。低结合能的疏水性基团富集在颗粒表面使得涂层表面体现出超疏水性能。细胞和细菌粘附实验结果表明电喷PLLA-MSN复合涂层具有初期的抗细胞和细菌粘附的特性。再次,采取共溶剂电喷技术制备了PLLA和载布洛芬改性介孔二氧化硅纳米颗粒(MMS-IBU)的复合微球。通过调节制备参数,可以将载药介孔二氧化硅完整的包裹在静电喷PLLA微球中,并可实现可控调节微球中药物含量、介孔颗粒含量等。相对于常规的静电喷载药颗粒,静电喷复合颗粒中药物释放体现出更加缓慢的释放速率,20天内只释放15%-30%所载药物。此外,探讨发现,介孔二氧化硅内药物包裹量以及静电喷颗粒内二氧化硅的量可以调控药物的释药速率。最后,采取共溶剂静电纺丝技术制备了PLLA和MMS-IBU复合纳米纤维。实验探讨发现该共溶剂静电纺丝技术能够将MMS-IBU完全包裹在PLLA纤维内部,并且在复合纤维表面形成具有凹凸形貌的微纳结构。实验结果表明该电纺PLLA-MMS-IBU复合纤维释药初期突释小,释药周期长(100天),可实现长效药物释放。动物实验结果表明在作为肌腱防粘连膜时,术后4周电纺PLLA-IBU纤维膜和电纺PLLA-MMS-IBU复合纤维膜比电纺PLLA纤维膜具有更好的抗组织粘连与抗炎症反应的作用。但是术后8周,仅电纺PLLA-MMS-IBU复合纤维膜的抗组织粘连与抗炎症反应效果持续,而电纺PLLA-IBU纤维膜抗组织粘连与抗炎症反应效果减弱,可能理由是电纺PLLA-IBU纤维膜所载布洛芬药物已经完全释放,而电纺PLLA-MMS-IBU复合纤维膜仍能持续释放布洛芬药物。综上所述,本论文通过实验探讨与论述浅析,系统探讨了电喷微球表面性能与电喷工艺参数的联系,通过静电喷法制备PLLA和二氧化硅纳米颗粒复合微球和复合纤维并探讨其在生物医药领域的运用,开拓了种新型的制备复合微球和复合纤维系统的策略,为拓展静电喷法在生物医用领域的运用奠定了基础。关键词:静电喷法论文复合微球论文复合纤维论文生物医学运用论文

    摘要3-5

    ABSTRACT5-12

    1 绪论12-24

    1.1 静电喷雾制备系统12-15

    1.1.1 静电喷雾系统的历史12

    1.1.2 静电喷雾基本原理12-13

    1.1.3 静电喷雾的特点及运用13

    1.1.4 静电喷微球的生物医学运用13-15

    1.2 静电纺丝制备系统15-20

    1.2.1 静电纺丝系统及进展15

    1.2.2 静电纺丝设备及原理15-16

    1.2.3 静电纺丝分类16-18

    1.2.4 静电纺丝在生物医学中的运用18-20

    1.3 有机无机复合材料20-21

    1.3.1 有机无机复合微球在生物医学中的运用20-21

    1.3.2 有机无机复合纤维在生物医学领域的运用21

    1.4 探讨课题的探讨内容和革新点21-24

    1.4.1 课题的提出21-22

    1.4.2 课题的探讨内容22

    1.4.3 课题的革新点22-24

    2 静电喷法制备聚乳酸微球及表面特性探讨24-34

    2.1 实验部分24-25

    2.1.1 实验材料24

    2.1.2 静电喷制备聚乳酸微球24-25

    2.1.3 乳液溶剂蒸发法制备聚乳酸微球25

    2.1.4 材料表征与检测25

    2.2 实验结果25-31

    2.2.1 静电喷聚乳酸微球的特性浅析25-27

    2.2.2 静电喷参数对聚乳酸微球粒径和 zeta 电位的影响27-31

    2.3 讨论与浅析31-33

    2.4 本章小结33-34

    3 静电喷法制备具有二级微结构的聚乳酸/二氧化硅涂层及抗粘附探讨34-46

    3.1 实验部分34-37

    3.1.1 实验材料34-35

    3.1.2 二氧化硅纳米颗粒的制备和表面改性35

    3.1.3 通过静电喷法制备生物可降解复合涂层35-36

    3.1.4 表征策略36

    3.1.5 细胞和细菌的体外粘附实验36-37

    3.1.6 数据的统计学处理37

    3.2 实验结果与讨论37-45

    3.2.1 二氧化硅纳米颗粒形貌特点与粒径测试37-38

    3.2.2 电喷悬浮溶液的稳定性测试38-39

    3.2.3 电喷复合微球形貌特点与结构39-40

    3.2.4 电喷复合微球表面性能40-42

    3.2.5 电喷涂层表面亲疏水性42-43

    3.2.6 电喷涂层抗细胞和细菌粘附行为43-45

    3.3 本章结论45-46

    4 静电喷制备介孔二氧化硅/聚乳酸复合微球及作为药物载体的运用46-56

    4.1 实验内容47-50

    4.1.1 实验材料47

    4.1.2 介孔二氧化硅制备及改性47-48

    4.1.3 改性介孔二氧化硅载药48

    4.1.4 静电喷制备聚乳酸-介孔二氧化硅复合微球48-49

    4.1.5 表征策略49

    4.1.6 体外释放实验49-50

    4.2 实验结果浅析50-55

    4.2.1 介孔二氧化硅纳米颗粒形貌与结构50-51

    4.2.2 载药电喷微球的形貌特点51-52

    4.2.3 载药电喷复合微球性能52-53

    4.2.4 载药电喷复合微球的体外药物释放53-55

    4.3 本章小结55-56

    5 静电纺丝制备具有复合结构的长效药物释放纤维及防肌腱粘连探讨56-76

    5.1 实验材料与策略57-62

    5.1.1 实验材料57

    5.1.2 介孔二氧化硅纳米颗粒的制备与改性57-58

    5.1.3 改性介孔二氧化硅纳米颗粒载药历程58

    5.1.4 静电纺丝制备 PLLA-MMS-IBU 复合纤维膜58-59

    5.1.5 材料表征59

    5.1.6 载药电纺纤维支架的体外释放59-60

    5.1.7 载药电纺纤维支架的体外降解60

    5.1.8 动物实验60-61

    5.1.9 宏观评价61

    5.1.10 组织学评价61

    5.1.11 炎症反应的病理学检查61

    5.1.12 生物力学评价61-62

    5.1.13 数据的统计学处理62

    5.2 实验结果与讨论62-75

    5.2.1 载药静电纺复合纤维形貌特点和结构62-63

    5.2.2 载药静电纺复合纤维的特点63-65

    5.2.3 载药静电纺复合纤维表面粗糙性能表征65-66

    5.2.4 载药静电纺复合纤维的表面特性66-69

    5.2.5 载药静电纺复合纤维膜的体外药物释放行为69-70

    5.2.6 载药静电纺复合纤维膜的体外降解70-71

    5.2.7 载药静电纺复合纤维用作肌腱防粘连膜的组织学评价71-74

    5.2.8 载药静电纺纤维用作肌腱纺粘连膜的组织粘连评价74

    5.2.9 愈合深曲肌腱力学性能表征74-75

    5.3 本章小结75-76

    6 全文结论76-78

    致谢78-79

    攻读硕士学位期间发表的学术论文79-81

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