可生物降解主链型液晶聚碳酸酯的合成与性能研究

可生物降解主链型液晶聚碳酸酯的合成与性能研究可生物降解高分子材料在药物载体、组织工程、外科医用等很多生物医学领域具有广泛的应用价值,对其的研究也越来越受到人们的关注。

脂肪族聚碳酸酯类化合物是一类重要的可生物降解材料,它们具有优异的生物相容性,良好的可生物降解性以及低毒性,通过对这类化合物及其改性产物的研究,以期能获得性能更加优异的可生物降解材料。

研究表明,生物体细胞膜上的蛋白质、磷脂等物质都处于液晶状态,这使得生物体活细胞的细胞膜处于液晶态。

总所周知,胆甾醇具有高的热力学亲和力,能改变膜的渗透性和流动性,这些特性使得胆留醇能够用来制备生物活性液晶材料。

本论文的研究思路是在可生物降解高分子的主链上引入留体基元,以期获得性能优异且具有实际应用价值的可生物降解液晶材料。

为增加胆留醇端羟基的反应活性,本文第2章首先利用扩链反应合成了含胆留基元的液晶中间体2-胆甾基乙醇(Chol-(CH2)2-OH),然后以2-胆甾基乙醇为引发剂,引发三亚甲基碳酸酯(TMC)的开环聚合,得到4种主链含胆甾基元的聚合物Chol-(CH2)2-(TMC)n,并采用FT-IR、1H-NMR、DSC和POM等手段表征其结构及性质。

研究表明:Chol-(CH2)2-(TMC)n为常温液晶,POM观察可见扇形织构,X衍射分析表明Chol-(CH2)2-(TMC)n聚合物的液晶相形态为近晶A相;随着引发剂含量的减少,聚合物的Tg会降低,清亮点也降低;引发剂的量可以改变聚合物的分子量,随着引发剂的量减少,容易形成长分子链的聚合物;合成的4种聚合物的热稳定性相差不大。

在论文第3章,以辛酸亚锡为催化剂,利用胆留醇的羟基引发三亚甲基碳酸酯(TMC)与己内酯(CL)两种环状单体的开环共聚。

首先使胆甾醇与单体的比例Chol:M=1:4,改变TMC与CL的摩尔比,得到了 5
种不同组分的主链型可生物降解液晶聚合物Chol-(TMCL)x+y;然后固定两种单体的比例TMC:CL=1:1,同时改变引发剂(胆甾醇)的使用量,同样合成了 4种主链型可生物降解液晶聚合物。

采用FT-IR、1H-NMR、POM和DSC等手段对所有合成的聚合物的结构和性能进行了测试表征,讨论了共聚物的组成和胆甾醇的含量对聚合物性能的影响。

结果表明:CL的含量对共聚物的T2、液晶性、分子量和热稳定性都有很大的影响,CL含量的增加会使共聚物的Tg降低,液晶性减弱,分子量变小,热稳定性降低:胆甾醇的含量对共聚物的Tg、液晶性、分子量也都有很大的影响,胆留醇含量的减少会使共聚物的Tg降低,液晶性减弱,分子量增大;X衍射分析表明聚合物的形态为近晶A相。

本文第4章,研究了 Chol-(TMCL)x+y共聚物的降解行为。

研究表明:共聚物在酶解过程中发生表面腐蚀,降解后呈现薄片多孔状结构,且CL的含量对酶解速率有很大的影响,共聚物中CL的含量越大,样品的酶解速率越大,导致样品更大的质量、分子量和厚度损失:在酶解过程中,由于羰基的断裂导致持续产生酸性物质;同时,共聚物中CL的含量越多,酶解过程中样品吸水率越大,共聚物的热稳定性也下降越大。