摘要
静电纺丝技术为制备具有微/纳米结构的纤维材料提供了一条有效的途径。通过静电纺丝生产的聚合物材料具有多孔结构、良好的孔隙间连接性以及多样化纤维形态等显著的特点，可以满足先进的生物医学应用的要求。聚氨酯(PU)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)是生物医用领域中被广泛应用的高分子材料。如果将PU、PMMA与无机二氧化硅(SiO2)材料进行均匀复合，然后采用静电纺丝技术制成纤维，有望获得一种性能优异的三组分生物医用纤维材料。 本论文首先选用体积比为2:1的N,N-二甲基甲酰胺(DMF)/四氢呋喃(THF)作为溶剂，以PU及溶胶-凝胶法制备的SiO2为溶质，采用静电纺丝技术制备出PU-SiO2复合纤维。对所得PU和PU-SiO2复合纤维进行了FT-IR、SEM、TG等表征，并对纤维膜的润湿性、拉伸性能、释药性能和抗菌性进行了研究。在此基础上，通过在PU-SiO2体系中加入PMMA，成功制备出PU-PMMA-SiO2三组分复合纤维，并对该纤维进行了组成、形貌、润湿性、力学性能及释药性能等方面的研究。本论文的主要研究成果如下： 1.通过静电纺丝技术和溶胶凝胶法制备了PU-SiO2复合纤维。当PU浓度为20%(w/v)，SiO2含量为20%，电纺液推注速度为1.0ml/h，电压为17kV，纺丝针头与收集器的距离为15cm时，可以制备出形貌较规则、表面无明显缺陷，平均直径为440nm的PU-SiO2复合纤维。热失重测试结果表明，SiO2的含量为21.8%,与理论值非常接近，并且SiO2的加入提高了PU纤维的热稳定性。 2.对PU-SiO2复合纤维进行润湿性的测试，结果表明SiO2的加入提高了PU的表面亲水性，并加快了PU纤维被水润湿的速度。选用水溶性的盐酸万古霉素作为目标药物，通过原位载药的方式制备载药PU-SiO2复合纤维。体外释药实验结果表明，复合纤维膜中药物的释放可以分为3个阶段：释药初期(0h-2h)、释药中期(2h-24h)和释药末期(24h-72h)。释药初期(0h-2h)为突释过程；释药中期(2h-24h)的释药速度有所下降，为缓释阶段；释药速率在末期(24h-72h)变得很慢，最终几乎达到理论释药量的100%。尽管PU-SiO2复合纤维表现出一定的药物缓释性能，但仍然无法实现药物的控制释放，因此需要进一步的研究。 3.选用体积比为2:1的DMF/THF为溶剂，质量比为2:1的PMMA-PU为溶质，并通过加入不同量的SiO2，制备出PU-PMMA-SiO2三组分复合纤维。由于溶剂挥发，不同溶质向外扩散的速度不同，导致该复合纤维具有核壳结构。随着SiO2含量的增加，复合纤维的亲水性逐渐增强，拉伸强度逐渐增大，而断裂伸长率逐渐减小。体外释药性能研究表明，纯PU-PMMA由于其强疏水性而几乎没有药物释放功能，而加入SiO2后大大改善了其释药性能。与PU-PMMA-40%SiO2复合纤维相比，PU-PMMA-20%SiO2纤维表现出更优异的药物缓释功能，直至168h时仍有持续释药的趋势，因此有望作为一种理想的药物载体材料应用于生物医学领域。
NETL