基于聚ε-己内酯的可生物降解形状记忆纳米复合材料的研究

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1、西南交通大学硕士研究生学位论文第1页摘要大多数的可生物降解聚合物几乎没有形状记忆性能或者具有很差的形状记忆性能，这限制了可生物降解形状记忆聚合物在生物医学工程上的应用。另外从临床上的要求来说，用现有的热致型可生物降解聚合物制备的医疗器械，会给医生带来很多的不便，需要开发新型形状记忆聚合物来解决这些问题。本论文针对现有形状记忆聚合物的不足，用新的工艺方法对现有可生物降解聚合物进行了改性，大幅提高了其形状记忆性能，并尝试用一种新颖的诱导方式实现’●了形状的记忆回复。首先，从现有可生物降解聚合物的改性入手提高其形状记忆性能。本实验开展了对聚F．己内酯(PCL)进行交联改性的研究，所选

2、用的交联剂是具有高活性和低毒性的过氧化苯甲酰(BPO)。采用溶液共混的方式首先把不同分量的BPO均匀分散在PCL基体中，然后对含有BPO的干燥PCL进行热压，条件是130℃、10分钟和4压力吨。BPO分解的小分子自由基能够使PCL大分子链变成活化链自由基，这些链自由基能够进一步彼此结合成立体交联结构。形状记忆性能实验结果表明：只需重量浓度1％的BPO就能使PCL的形状回复率达到40％-'-'50％；当BPO的浓度增加到3％时，PCL的形状回复率已经接近100％。然后，针对常规的温度诱导形状记忆聚合物在医学上的局限性，本实验尝试了应用交变磁场诱导方式实现形状回复。首先，采用热压工

3、艺制备交联聚F．己内酯与四氧化三铁纳米粒子的高分子纳米复合材料c-PCI_／Fe304。形状记忆性能的表征结果表明：这种复合材料不仅能够在温水中具有至少90％的形状回复率，而且也能在20kHz的交变磁场中取得相同的回复率。但是，随着Fe304的加入量增多，c—PCL／Fe304复合物的形状记忆性能变差。最后，考虑到前面所述的c-PCL／Fe304复合材料是一种可生物降解高分子复合物，本论文进一步考察了其体外降解对形状记忆性能的影响。结果表明：西南交通大学硕士研究生学位论文第

4、I页复合物经过降解后，其形状记忆性能越来越差。具体表现为形状回复率持续下降，而且含量越多，形状记忆性能下

5、降趋势也越快。通过表面形貌特征和凝胶分数测试结果证明：复合材料中Fe30摘机两相结合力的破坏和c．PCL基体中交联网络的破坏是导致复合物形状记忆性能下降的两个主要因素。关键词：聚F．己内酯；Fe304；可生物降解；形状记忆西南交通大学硕士研究生学位论文第

6、II页AbstractMostofbiodegradablepolymersdon’thaveSOexcellentshapememoryeffect，onlytolimittheirapplicationinbiomedicine．Andforclinicalrequest，ifexistingthermal-respons

7、iveshapememorypolymersisusedtopreparemedicalinstrument，itwouldbringsomeinconvenienceonoperation．Thus，anovelshapememorypolymerisneededtosolvethoseproblems．Theresearchinthisdissertationhasmodifiedanexistingbiodegradablepolymerandthuspreparedanexcellentshapememorypolymerbyanewprocess．Moreover,a

8、nattempthasbeenmadetorealizeself-recoveryofshapebyanewstimulatingapproach．Firstly,theshapememoryeffecthasbeenincreasedbythewayofmodifyingbiodegradablepolymer．ThecrosslinkingmodificationofpolyF—caprolactone(PCL)hasbeencarriedoutusingbenzoylperoxide(BPO)asinitiatorwithhiighactivityandlowtoxici

9、ty．AmixedsolutionincludingPCLandBPOwasfirstprepared．Thenaseriesofthedriedmixturewerepress—moldedat130。Cfor10minutesinamouldtopreparerequkedslicesofc-PCLwhentheBPOdecomposestoinitiatorsandthenchangethePCLmoleculeschainstochainsinitiators．Thecharacte