竹粉/聚羟基丁酸戊酸共聚酯复合材料的结构性能

以竹粉和聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)为原料,采用高温熔融共混挤出法制备了竹粉/PHBV复合材料,研究了不同竹粉含量对复合材料的力学性能、结晶度、分子结构及热稳定性的影响。结果表明,竹粉的加入提高了竹粉/PHBV复合材料的拉伸强度、断裂伸长率和弹性模量,但竹粉和PHBV的界面结合较差;高温复合造成竹粉中少量主成分发生了热降解,而对PHBV的结构影响不大。另外,随竹粉含量的增加,复合材料的结晶度先升高后降低,热稳定性略有降低。竹粉的加入有利于复合材料的成型加工。

羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的反应性挤出

羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的热稳定性差、加工过程降解严重,这成为阻碍其产业化加工推广的最主要因素。本文首先选用羟基封端的聚己二酸异丁二酯(PMPA)和异佛尔酮-二异氰酸酯(IPDI)合成聚酯型端异氰酸酯预聚体,进而以该预聚体作为扩链剂对PHBV进行反应性挤出加工。结果表明,经反应性挤出得到的样品,尽管与原PHBV相比,分子量仍有所减小,但与PHBV直接熔融挤出相比,其最终的分子量大大提高。

3D打印聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架复合壳聚糖水凝胶涂层的性能

背景:聚羟基丁酸戊酸共聚酯具有良好的生物相容性及降解性,但具有强疏水性,不利于细胞的黏附、生长、迁移和分化,严重限制了其在骨组织工程领域的应用,因此有必要对其进一步改性。目的:构建聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙/壳聚糖[poly(3-hydroxybutyrate-3-hydroxyvalerate)/calcium sulfate hemihydrate/chitosan,PHBV/CSH/CS]支架,探究其表征、模拟载药释放行为、生物安全性、体外成骨性和抗菌活性。方法:通过熔融沉积技术制备聚羟基丁酸戊酸共聚酯支架与聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架(半水硫酸钙为聚羟基丁酸戊酸共聚酯用量的20%),随后将聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架泡在壳聚糖溶液中并烘干,烘干后的支架放入超纯水中形成壳聚糖水凝胶并复合在支架表面上,制备PHBV/CSH/CS支架。观察3种支架的表面形貌、细胞黏附、细胞增殖情况;测试PHBV/CSH/CS支架的溶胀行为和模拟载药释放行为;利用茜素红染色评估3种支架的成骨性能;利用涂布平板法观察各组支架对标准金黄色葡萄球菌、标准大肠杆菌、临床金黄色葡萄球菌、临床大肠杆菌的抗菌能力。结果与结论:①所制备支架具有均匀且互连的多孔立体结构,平均孔径约为400μm,孔隙率为60%;②PHBV/CSH/CS支架溶胀率达56%,当使用牛血清白蛋白作为模型药物时,PHBV/CSH/CS支架载药率在1 h时达57.9%,6 h累计释放达56.5%;③聚羟基丁酸戊酸共聚酯支架不利于细胞黏附,聚羟基丁酸戊酸共聚酯/半水硫酸钙支架改善了细胞黏附,PHBV/CSH/CS支架显著提升了细胞黏附;④3种支架均可促进骨髓间充质干细胞增殖,3组均无明显细胞毒性;⑤茜素红染色实验表明,PHBV/CSH/CS支架对于骨髓间充质干细胞矿化结节的形成作用较另外两支架强;⑥体外抗菌实验表明,PHBV/CSH/CS支架对标准金黄色葡萄球菌、标准大肠杆菌、临床金黄色葡萄球菌、临床大肠杆菌的抑制能力显著强于聚羟基丁酸戊酸共聚酯、PHBV/CSH支架(P<0.01);⑦结果表明,相较于其他支架,PHBV/CSH/CS展现出更好的细胞黏附、成骨、抗菌性能和载药潜能。

聚羟基丁酸/羟基戊酸共聚酯构建引导骨组织再生膜的实验研究

目的探讨聚羟基丁酸/羟基戊酸共聚酯[poly(hydroxybutyrate-hydroxyvalerate),PHBV]构建引导骨组织再生膜的可行性。方法制备犬胫骨骨缺损模型,实验组覆盖PHBV膜,空白对照组不覆盖膜。术后2、4、8和12周取材,观察PHBV膜体内降解性及引导骨再生的效果。结果①PHBV膜在体内可缓慢降解;②膜覆盖组术后第2周即可见新骨形成,12周时骨缺损区已完全为新骨充填,骨再生量明显优于对照组。结论PHBV膜能引导骨组织再生,有可能成为一种较理想的引导骨组织再生的天然膜材料。

聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯纤维干法纺丝成形研究

从生物源聚合体聚羟基丁酸羟基戊酸共聚酯(PHBV)出发,对其干法纺丝成形作了探索。重点研究了纺丝原液的流变行为,初生纤维截面形态,初生纤维可拉伸性能随存放时间的变化,拉伸过程对纤维力学性能的影响等。结果表明,用干法纺丝制备的PHBV初生纤维具有较好的可拉伸性,但需严格控制初生纤维的存放时间;经拉伸及后处理,PHBV纤维的断裂强度可以达到1.8cN/dtex以上,断裂伸长可以达到40%以上。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐的制备及其性能

为获得高质量的聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐(PHBV/PP-g-MAH)双组分材料,利用正交试验,采用不同熔融共混工艺参数制备了9种质量比为50∶50的PHBV/PP-g-MAH共混材料,优化正交工艺并研究其对共混材料的机械性能、相形态、结晶性能和热稳定性的影响.结果表明:PHBV/PP-g-MAH材料的优化共混工艺为共混温度180℃,螺杆转速40r/min,共混时间3min;在优化后的共混工艺条件下,PP-g-MAH分散相的数量平均半径和体积平均半径最小,分别为8.6μm和9.4μm,与力学性能分析结果吻合;在不同共混工艺参数下,PHBV/PP-g-MAH材料呈现不同的"海-岛"相分布,PHBV呈现不同的结晶度;当降温速率增大时,共混体系各组分结晶峰变宽,结晶温度减小,共混体系中PHBV的结晶温度明显提高;共混体系中PHBV的起始热分解温度达到了250℃,其热稳定性得到明显改善.

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐的相容性

为给熔喷非织造材料的制备提供理论参考,采用熔融共混的方法分别制备了质量比为100∶0、75∶25、50∶50、25∶75、0∶100的熔喷用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚丙烯接枝马来酸酐(PHBV/PP-g-MAH)共混材料。利用差示量热扫描仪、X射线衍射仪和红外光谱仪分别对PHBV/PP-g-MAH共混体系的相容性进行了研究,并用扫描电镜观察了共混体系的相分布形态。结果表明:共混体系出现了分离的玻璃化温度,表明2种组分总体不相容;在衍射角22.8°处没有出现PHBV的衍射峰,说明PP-g-MAH改变了PHBV结晶区的分子链排列;在1 710 cm-1处共混体系出现新的吸收峰,即二者之间的化学键生成了酯基;当共混比例不同时,共混体系呈现不同的"海-岛"相分布形态。

熔喷非织造用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸双组分生物降解材料的可纺性能

采用熔融共混法制备了质量比为100/0、75/25、50/50、25/75、0/100的熔喷非织造用PHBV/PLA共混材料,分别采用热重分析法(TG)、熔融指数法(MFI)、热台偏光镜法(POM)和毛细管流变法对共混材料的可纺性能进行了研究,并对其初生纤维的纺丝性能给予了初步评价。研究表明:PHBV的热稳定性差,加工窗口窄且熔体流动性差,PHBV/PLA共混材料的热稳定性和熔体流动性明显改善;PHBV结晶速率快,PLA对PHBV的结晶具有稀释作用;PHBV/PLA共混物为典型的切力变稀型流体,PHBV对温度和剪切速率变化敏感度高,PHBV/PLA共混材料的表观黏度随PLA含量的提高而有所增大,但均小于纯PLA;PHBV纤维发黏现象严重,纺丝困难,随着共混材料中PLA含量的提高,纺丝性能提高,初生纤维表面变得光滑。

纺粘非织造用聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)的可纺性

为获得高质量的聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PLA/PHBV)双组分生物降解纺粘非织造材料,对PLA/PHBV母粒的相对分子质量及分布、熔体指数、热力学、结晶和流变性能进行了研究,并对PLA/PHBV纺粘纤维的热力学和结晶性能进行了探讨。结果表明:PLA/PHBV母粒重均分子质量约为120 000,分布指数为1.99;热失重起始热分解温度为285℃,适宜纺粘非织造挤出加工,合适的纺粘加工温度约为210℃。PLA/PHBV熔体在剪切速率小于1 000 rad/s时,表观黏度对剪切速率变化敏感;熔体对温度的敏感程度随着剪切速率的增大而降低。纺粘加工工艺对PLA/PHBV原料的热力学和结晶性能影响显著。与PLA/PHBV母粒相比,纺粘纤维结晶度下降明显,但非晶区取向程度提高。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸阻燃纤维的制备及其性能

为制备具有阻燃性的生物可降解纤维,将聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)、聚乳酸(PLA)和聚磷酸铵(APP)通过熔融共混方式制备PHBV/PLA/APP复合材料并进行熔融纺丝,同时对其热学性能、热稳定性、拉伸性能和阻燃性能进行表征。结果表明:APP的引入对复合材料的冷结晶温度和熔融温度没有明显影响;随着APP质量分数的增加,复合材料的热稳定性和残炭率提高;随着牵伸倍数的增加,PHBV/PLA/APP复合纤维的断裂强度增大,且其断裂强度随APP的质量分数的增加呈先增加后减小趋势,当APP质量分数为5%时,断裂强度出现最大值;复合纤维的阻燃性能随APP质量分数的增加而提高,当APP质量分数达到10%时,阻燃效果最佳,其极限氧指数为32.3%,阻燃等级达到V-0级,且燃烧过程中无熔滴现象。

生物可降解聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸共混物的相容性和结晶性

针对聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)热稳定性差、易分解的问题,通过与聚乳酸(PLA)采用熔融共混的方法制备不同质量比的PHBV/PLA共混物,借助差示扫描量热仪、热重分析仪、动态热机械分析仪和X射线衍射仪研究了PHBV/PLA共混物的相容性、热学性能和结晶性等,并用热台偏光显微镜观察了PHBV/PLA共混物的动态热结晶过程。结果表明:PHBV/PLA共混物呈现分离的熔融温度和玻璃化转变温度,X射线衍射曲线上没有出现新的衍射峰,说明PHBV和PLA的相容性较差;PLA的加入提高了PHBV的热稳定性,拓宽了PHBV的熔融加工窗口;随着共混物中PLA比例的增加,共混物的结晶相由"海-岛"相逐渐变成两聚合物分别连续成相。

聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)复合膜的制备及其性能

为提高聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)(PHBV)膜的抗菌性能,拓展其在食品包装领域的应用,首先利用纤维素纳米纤丝(CNF)表面的不同极性基团,采用原位还原法制备了不同形貌的CNF-Ag杂化材料;然后将其与PHBV复合制得高阻隔性抗菌复合膜材料,并对复合膜材料的微观形貌、结晶性能、热稳定性、化学结构和抗菌性能进行表征与分析。结果表明:引入柠檬酸与抗坏血酸后,CNF-Ag杂化材料表面羧基含量最高可达1.21 mmol/g;CNF-Ag杂化材料和PHBV基体形成了较强的氢键作用,改善了PHBV的结晶性能和抗菌性能,使复合膜的拉伸强度高达66.7 MPa,弹性模量达7.6 GPa,且对金黄色葡萄球菌抗菌率达到99%。

聚羟基丁酸-羟基戊酸共混干纺初生纤维的研究

将不同羟基戊酸(HV)含量的聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)进行溶液共混,采用干法纺丝工艺获得PHBV共混纤维。通过SEM、DSC、XRD等仪器对所得纤维表面形态、热性能及力学性能随时间变化等进行了研究。结果表明,所得PHBV共混纤维表面有凹槽;随着共混HV含量的增高,PHBV共混纤维的熔点逐渐降低,结晶度逐渐减小;对于未经后处理的初生纤维,纺后4h内纤维的断裂伸长可达300%以上,断裂强度及断裂伸长也随着共混物中HV含量的增大而有所提高。通过共混降低了纤维脆性转变速率,为后续加工提供了性能良好的初生纤维。

聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯膜与聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯-溶胶-凝胶生物活性玻璃复合材料修复骨缺损的研究

目的探讨聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯（PHBV）膜与PHBV-溶胶-凝胶生物活性玻璃（PHBV—SGBG）多孔复合材料促进骨再生的能力。方法制备犬胫骨骨缺损模型，实验分4组：PHBV膜＋PHBV－SGBG组；PHBV膜组；PHBV—SGBG组；空白对照组。术后2、4、8、12周取材，扫描电镜下观察各组骨缺损区的骨生长情况，并进行新骨的Ca、P元素微区定量测定。结果所有植入材料组（PHBV膜＋PHBV—SGBG组、PHBV膜组、PHBV—SGBG组）均可不同程度地促进新骨的形成。术后12周，PHBV膜＋PHBV—SGBG组骨缺损区的修复重建基本完成，新生骨的Ca／P比值（1．625±0．037）与周围正常骨的Ca／P比值（1．625±0．063）差异无统计学意义（P〉0．05）；空白对照组的新生骨质疏松有洞，显示有较高的有机组织能谱；PHBV－SGBG组的骨修复略优于PHBV膜组，但两组间的差异无统计学意义（P〉0．05）。结论PHBV膜具有引导骨再生的能力，PHBV－SGBG复合材料具有很好的骨传导性和骨形成能力，联合应用PHBV膜和PHBV—SGBG复合材料具有促进骨缺损修复的协同作用。

聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯膜引导骨组织再生的初步研究

目的探讨聚羟基丁酸-羟基戊酸共聚酯(PHBV)膜的生物相容性及其成骨能力。方法采用骨髓基质细胞体外培养技术,通过MTT法检测细胞相对增殖度,对PHBV的细胞毒性进行分级评价;并制备犬胫骨骨缺损模型,观察PHBV膜引导骨再生的效果。结果PHBV膜的细胞毒性分级为0～1级;PHBV膜覆盖组术后第2周即可见新骨形成,12周时骨缺损区已完全为新骨充填,骨修复质量明显优于对照组。结论PHBV膜对骨髓基质细胞无明显毒性,能引导骨组织再生,有望成为一种较理想的引导骨组织再生的天然膜材料。

熔喷非织造用PHBV/PLA共混体系的结构与相容性

通过熔融共混法制备了不同比例的熔喷用聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸共聚酯)/聚乳酸(PHBV/PLA)共混材料。用差示扫描量热法、动态热力学法、X射线衍射法和红外光谱法分别对PHBV/PLA共混体系的相容性进行了研究,并用扫描电镜观察了共混体系的相分布形态。研究表明,PHBV/PLA共混体系中两组分总体不相容,PLA对PHBV的结晶具有稀释作用,但不改变其晶型;随着共混比例的变化,共混体系呈现不同的相分布形态。

不同成型工艺棕叶纤维/PHBV复合材料的力学性能

研究了精细化棕叶散纤维/PHBV热压复合、棕叶纤维针刺非织造布/PHBV热压复合、棕叶纤维粉末/PHBV共混复合材料的力学性能。以拉伸强度、冲击强度、弹性模量、断裂伸长率为指标探讨了PHBV质量分数、热压压强的影响,并通过SEM观测了复合材料的拉伸断面形貌。结果表明:当PHBV质量分数相同时,棕叶纤维针刺非织造布/PHBV热压复合材料的力学性能最佳,且PHBV质量分数的最优值为35%;当热压压强为13.5 MPa时,热压复合材料可获得最佳的拉伸与冲击性能;棕叶纤维针刺非织造布/PHBV热压复合材料的拉伸断面光滑,少有纤维从基质中拉出;棕叶纤维粉末/PHBV共混复合材料的拉伸断面中存在一定的团聚现象,导致PHBV的包裹性变差,结合力降低。

SGBG/PHBV与人牙周膜细胞的生物相容性

【目的】研究溶胶-凝胶生物活性玻璃(SGBG)/聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)与人牙周韧带细胞(PDLC)的生物相容性,为牙周组织工程支架的选择提供依据。【方法】采用组织块法培养原代人PDLC,分为浸提液组和对照组接种于96孔板,每组9孔,分别加入浓度为100%、75%、50%、25%、0%的浸提液,48 h后采用MTT比色分析法的浸提液实验对材料进行毒性评级。采用人PDLC与SGBG/PHBV体外三维培养,扫描电镜下观察细胞形态及生长情况。实验组采用SGBG/PHBV复合培养,对照组采用普通培养基培养,培养12、24、48 h后,每组取27个样本定量检测上清液碱性磷酸酶(ALP)含量。【结果】浸提液培养结果显示:毒性评级为1级和0级。扫描电镜示人PDLC在三维支架上贴附生长均良好。实验组上清液ALP含量高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05)。【结论】SGBG/PHBV对人PDLC无毒性,SGBG/PHBV和人PDLC三维培养,表现出良好的生物相容性,有望应用于进一步的牙周组织工程的研究。

菌株Diaphorobacter polyhydroxybutyrativorans SL-205的反硝化特性

为强化硝酸盐污染水的反硝化脱氮,研究了反硝化新菌株Diaphorobacter polyhydroxybutyrativorans SL-205~T利用不同碳源的缺氧反硝化性能,以及利用固体碳源聚羟基丁酸戊酸共聚酯(PHBV)的好氧反硝化特性.结果表明,在缺氧状态下,菌株SL-205~T分别以乙酸钠、琥珀酸钠和PHBV为唯一碳源时,硝酸盐去除率均达到99%以上;当初始硝态氮浓度为315mg/L时,PHBV的最适投加量为2.0g/L.菌株SL-205~T能利用PHBV进行好氧反硝化,当反应进行到36h时,硝酸盐去除率达到94.54%,平均反硝化速率为8.69mg/(L·h),并且在反应结束时没有亚硝酸盐和氧化亚氮的积累.以上结果为该菌株在废水脱氮处理中的应用奠定了实验基础.

PHBV纳米纤维对大鼠骨髓间充质干细胞向神经干细胞分化的形态学影响

目的：探究聚羟基丁酸戊酸共聚酯（PHBV）纳米材料对大鼠间充质细胞向神经干细胞分化的影响,为PHBV纳米材料与骨髓间充质干细胞（BMSCs）联合移植治疗脊髓损伤提供新的依据。方法：采用贴壁分离培养的方法分离纯化大鼠BMSC,传至3-4代后接种至PHBV纳米纤维膜（定向与非定向）上,以接种至玻片上为对照组,倒置显微镜下观察对照组细胞形态,待细胞与PHBV纳米纤维膜融合（24 h）后,以维甲酸（RA）作为增殖及分化诱导因子对BMSCs进行增殖培养、分化诱导,1周后,实验组采用4%多聚甲醛固定,应用电镜观察细胞形态,用Nestin抗体免疫细胞化学染色鉴定神经干细胞。结果：BMSCs与PHBV纳米纤维膜有很好的相容性,加入RA诱导剂72 h后细胞形态开始变化,胞体开始回缩,突起逐渐伸出。电镜观察下定向PHBV组的神经元样细胞被显著拉长,并且细胞沿定向纤维的方向伸展,非定向PHBV组与对照组的神经细胞则无明显的拉长状态。免疫荧光染色验证均有Nestin阳性细胞表达。结论：定向纳米纤维通过引导细胞骨架延伸从而对细胞形貌产生显著影响。与非定向纳米纤维相比,神经元样细胞在定向纳米纤维表面被显著拉长。因此,我们认为定向纳米纤维支架可能在神经组织工程中更有优势。