PLA和PHB混合涂层在模拟体液中的降解行为

第2期2021年4月
No.2April，2021
PLA 和PHB 在人体内可无毒降解为CO 2和H 2O [1]，有良好的生物相容性[2]。

但PLA 疏水性较强，会降低生物相容性，且降解周期难控制[3]；PHB 耐热性差、加工性能差[4]，限制了PHB 与PLA 在生物医学领域的应用。

PLA 或PHB 涂层的性能都有一定缺陷，本实验通过制备PHB/PLA 混合溶液，获得PLA/PHB 涂层；测试塔菲尔曲线和研究降解行为，对PHB/PLA 涂层进行表征，为可降解高分子材料方面的研究提供新策略。

1 材料与实验步骤1.1 实验仪器和试剂
实验仪器包括接触角测量仪、电化学工作站，试剂包括三氯甲烷、氯化镁、三水合磷酸氢二钾、碳酸氢钠、氯化钠、三羟甲基氨基甲烷、氯化钾、聚乳酸、聚β-羟基丁酸酯。

1.2 PHB/PLA 样品和SBF 的制备
分别配制1% PLA 溶液和1% PHB 溶液后混匀，配制成1% PLA/PHB 溶液。

将配制好的PLA/PHB 溶液敷涂，制得PHB/PLA 涂层。

称取0.228 g 三水合磷酸氢二钾、7.996 g 氯化钠、0.071 g 硫酸钠、0.278 g 氢化钙、0.350 g 碳酸氢钠、0.224 g 氯化钾、6.057 g 三羟甲基氨基甲烷、0.305 g 氯化镁于烧杯中，定容至1 L ，调节pH 为7.4，制得SBF 。

1.3 涂层的表征1.3.1 接触角的测量
设置水滴参数为2 μL 并预运行后放置样品，将液体滴到待测平面上，进行接触角的测量，平行测定3次。

根据计算出的数据，绘制图像并观察混合涂层的亲水性与疏水性。

1.3.2 电化学检测
用电化学工作站测试样品塔菲尔曲线，样品为工作电极，饱和甘汞电极为参比电极，铂为辅助电极。

在模拟体液中检测，扫描电位为-1.5~0.6 V ，扫描速率为0.01 V/s 。

1.4 降解测试
在37 ℃恒温的模拟体液中，对样品进行降解测试。

参考罗玲[5]的方法，对降解液中PHB 溶液浓度进行分析，了解涂层的降解行为。

2 结果与讨论2.1 亲疏水性分析
涂层的降解会改变涂层表面的亲水性和疏水性，随着降解时间的延长，滴落的水珠在涂层表面形成的圆形液饼高度逐渐降低、角度逐渐减小（见图1），表明试样由疏水性转为亲水性，
产生降解行为。

图1 接触角变化曲线
2.2 涂层成分分析
含有PLA/PHB 的试样在模拟体液中浸泡不同时间后，所测得的塔菲尔曲线如图2所示。

腐蚀电压越正，耐腐蚀性越强。

由图2可知，3 h 时，涂层的腐蚀电压为-1.023 0 V ，是所有样品中腐蚀电压最小的，表明此时涂层在模拟体液中发生
基金项目：“聚β-羟基丁酸酯载药涂层调控镁合金降解性能机制研究”项目研究成果（2019CX057）作者简介：何欣（1999— ），女，汉族，四川广安人，本科生；研究方向：应用化学。

PLA和PHB混合涂层在模拟体液中的降解行为
何 欣，朱 宇，黄晶晶，曹利萍
（重庆理工大学，重庆 400054）
摘 要：聚乳酸（PLA ）和聚β-羟基丁酸酯（PHB ）作为两种生物医用高分子材料，因具有一定的生物降解性和生物相容性等
优点受到广泛关注。

在有机玻璃上制备PLA 和PHB 混合高分子涂层，研究其在模拟人体环境下的降解情况，展望其在人体内降解方面的应用前景。

关键词：聚乳酸；PHB ；降解行为
现代盐化工
Modern Salt and Chemical Industry
第2期2021年4月
No.2 April，2021
严重腐蚀。

在第3天时，腐蚀电压为-0.237 3 V，耐腐蚀能力最好，相对3 h时的样品，腐蚀电压正移，涂层的耐腐蚀能力得到提高。

因此，涂层在模拟体液中的浸泡时间越长，涂层的耐腐蚀性就越强。

2.3 降解实验分析
浸泡不同时间的PLA/PHB混合涂层在模拟体液中pH的变化情况如图3所示。

由图3可知，随着降解时间的延长，涂层中的PHB降解为CO2和H2O，使溶液的酸性提升、pH逐渐降低。

通过紫外检测PHB的质量，判断涂层的降解程度，溶液中PHB的浓度与其吸光度成正比。

由图3可知，PHB的质量随
降解时间的延长而降低。

图2 塔菲尔曲线 图3 PHB质量、pH与时间变化的关系曲线
3 结语
主要研究了PLA/PHB涂层在模拟体液中的降解行为。

随着降解时间的延长，涂层的亲水性增强，耐腐蚀性增强。

在降解过程中，溶液的pH降低，涂层中PHB的质量减少，说
明其在模拟体液中的降解情况良好。

PLA和PHB材料的应用
前景广阔，但疏水性、生物降解速率和降解周期的控制是一
大难题。

[参考文献]
[1] 曹燕琳，尹静波，颜世峰.生物可降解聚乳酸的改性及其应用研究
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[4] K HANNA S，SRIVASTAVA A K.Recent advances in micro-bial
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[5] 罗玲，张大洋，赵鸣玉.聚3-羟基丁酸酯的单体—3-丁内酯的制
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现代盐化工·研究与开发。