负载纳米钽的液晶显示光固化聚乳酸支架制备及促成骨性能

背景:聚乳酸因具有良好的生物相容性和可控的降解速率在生物医学工程中得到了广泛应用,然而存在机械强度低和生物活性不足等缺陷,限制了其在骨组织工程中的进一步应用。目的:构建聚乳酸/聚多巴胺/钽(PLA/PDA/Ta)骨组织工程支架,探究其生物安全性和体外促成骨性能。方法:利用液晶显示光固化技术制备具有多孔结构的聚乳酸(PLA)支架,将PLA支架分别浸泡在多巴胺溶液与多巴胺-纳米钽混合溶液中分别制备聚乳酸/聚多巴胺(PLA/PDA)支架、PLA/PDA/Ta支架,表征支架的微观形貌与水接触角。将MC3T3-E1细胞分别与PLA、PLA/PDA、PLA/PDA/Ta支架共培养,进行CCK-8检测与活/死细胞染色;成骨诱导分化后,进行碱性磷酸酶、茜素红染色及成骨基因检测。结果与结论:①扫描电镜下可见3种支架均具有互连的多孔三维结构,平均孔径为200μm;PLA/PDA/Ta支架的水接触角低于PLA、PLA/PDA支架(P<0.05);②CCK-8检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞的增殖(P<0.05);活/死细胞染色显示3组细胞增殖良好;③碱性磷酸酶与茜素红染色显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞碱性磷酸酶的表达与矿化结节形成;RT-qPCR检测显示,相较于PLA、PLA/PDA支架,PLA/PDA/Ta支架可促进细胞骨形态发生蛋白、Runx-2及Ⅰ型胶原mRNA的表达(P<0.05,P<0.01);④结果表明,PLA/PDA/Ta支架具有优异的促细胞增殖与成骨活性。

基质细胞衍生因子1修饰左旋聚乳酸多孔微球促进软骨细胞增殖和组织形成

背景:二维培养条件下的软骨细胞增殖及表型维持受限,多孔微球作为支架材料可提供三维培养环境,以更好地模拟体内生长条件。基质细胞衍生因子1是有强趋化效力的稳态细胞因子,能够促进细胞的黏附与增殖。目的:明确接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球对软骨细胞生物学特性及软骨组织形成的影响。方法:(1)体外验证不同质量浓度基质细胞衍生因子1对兔软骨细胞增殖、迁移、表型维持的影响。(2)采用复乳法制备左旋聚乳酸多孔微球,利用碳二亚胺法将基质细胞衍生因子1接枝于左旋聚乳酸多孔微球上,通过酶联免疫吸附实验及孵育基质细胞衍生因子1特异荧光抗体验证接枝情况。(3)将兔软骨细胞分别接种于左旋聚乳酸多孔微球、接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球上,检测细胞增殖与黏附。(4)在裸鼠背部皮下分别植入甲基丙烯酰胺基明胶-软骨细胞复合体(对照组)、左旋聚乳酸多孔微球-甲基丙烯酰胺基明胶-软骨细胞复合体(多孔微球组)、接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球-甲基丙烯酰胺基明胶-软骨细胞复合体(多孔微球修饰组),8周后取材,分别进行组织学染色与成软骨相关基因qRT-PCR检测。结果与结论:(1)相较于0,1 000 ng/mL基质细胞衍生因子1,500 ng/mL基质细胞衍生因子1可促进软骨细胞的增殖与迁移,提升软骨细胞内Ⅱ型胶原、弹性蛋白、增殖细胞核抗原、Bcl-2 mRNA表达;(2)基质细胞衍生因子1成功接枝于左旋聚乳酸多孔微球上,接枝率为93.75%;(3)相较于左旋聚乳酸多孔微球,接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球可促进软骨细胞的增殖、黏附;(4)裸鼠皮下植入8周后,相较于对照组、多孔微球组,多孔微球修饰组具有更明显的软骨陷窝结构、更丰富的软骨特异性基质和Ⅱ型胶原沉积,弹性蛋白、Ⅱ型胶原、增殖细胞核抗原、Bcl-2 mRNA表达升高。结果表明:接枝基质细胞衍生因子1左旋聚乳酸多孔微球有利于软骨细胞的黏附、增殖、表型维持以及体内软骨组织形成。

聚乳酸纤维在纺织中的应用

聚乳酸来源于玉米、小麦、甜菜、木薯以及有机废弃物等原料,具有生物安全性、生物相容性、生物可降解性等特征。聚乳酸纤维的原料来源可再生,产品亲肤,废弃物可生物降解降解产物为二氧化碳和水。在实现“双碳目标”的今天,由聚乳酸制成的纤维在纺织物品中有广泛市场。通过介绍聚乳酸纤维几种加工方式,介绍聚乳酸纤维的优点,结合百姓生活中的应用案例分析,聚乳酸纤维与人们的生活息息相关,在纺织物品或其他领域中的应用比例将逐步增大,迎来一个重要的发展时期。

载中药聚乳酸多孔纳米纤维医用敷料

为构筑人体可吸收、抗菌消炎且轻薄柔软的可用于伤口愈合的医用敷料,以聚乳酸为原料,掺杂板蓝根(RI)、柴胡(BC)和茶多酚(GTP)等中药成分,采用氯仿与丙酮二溶剂体系,借助静电纺技术制备聚乳酸(PLA)多孔纳米纤维载中药敷料。通过扫描电镜、红外光谱仪、X射线衍射仪(XRD)和接触角测试仪等手段分析了载中药敷料的微观结构、润湿性能、保水吸液性、抗菌性以及体外降解性能等。结果表明:采用氯仿和丙酮二溶剂体系制备的载中药敷料其纤维具有多孔特征,纤维直径为747~1 550 nm。敷料中所载板蓝根、柴胡、茶多酚与聚乳酸间并未发生负面改性的化学反应。载板蓝根、柴胡、茶多酚的敷料在载药量为3%时对金黄色葡萄球菌抑菌率分别为79.2%、82.5%、75.7%,对大肠杆菌抑菌率分别为79.1%、80.2%、73.9%。同时,较纯聚乳酸敷料,载中药敷料具有较好的透气性和体外降解性,其保水吸液性均提高20%以上,适合用作伤口敷料。

热致自卷曲左旋聚乳酸/聚乳酸-羟基乙酸共聚物纳米纤维血管支架制备及其性能

为研究热致自卷曲与生长因子梯度化修饰对血管内皮化的促进作用,使用左旋聚乳酸(PLLA)和聚乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)作为材料,通过静电纺丝技术制备了具有热致自卷曲特性的PLLA/PLGA纳米纤维血管支架。通过静电喷雾技术制备了梯度生长因子修饰血管支架内层,并对其自卷曲、微观结构、生物相容性及内皮化功能进行表征。结果表明:制备的PLLA/PLGA血管支架具备多层取向纳米纤维结构,厚度为(6.75±0.4)μm,具有出色的生物相容性,可在37℃条件下自卷曲成管状结构;血管支架内层膜对生长因子成功进行了梯度修饰,修饰后血管支架的细胞迁移距离是未修饰的3.5倍,从而加快了内皮细胞迁移,促进血管内层的快速内皮化。

纳米黏土与二氧化硅协同改性聚乳酸研究

以聚乳酸(PLA)为树脂基体,研究不同含量纳米黏土与2份SiO2协同填充,对PLA复合材料结构与性能的影响。结果表明,协同填充有效改善了PLA材料的结晶行为、熔体加工性、力学韧性和气体阻隔性能。当2份的SiO2和4份黏土杂化填充时,填料分散良好,获得的PLA复合材料展示了明显的韧性断裂和气体阻隔性能。相比没有填充PLA,拉伸断裂伸长率和冲击强度分别增加151%和74.1%,氧气和水蒸气透气系数分别下降67.4%和65.0%。过量黏土填充不利于材料韧性改善,对气体阻隔性能提高不明显。

聚乳酸聚氨酯嵌段预聚体增韧PLA/TPU共混物

合成聚乳酸聚氨酯嵌段共聚物预聚体(PLA-b-PUP),以其作为聚乳酸(PLA)和热塑性聚氨酯(TPU)的活性相容剂,通过原位反应增容制备PLA/TPU/PLA-b-PUP超韧共混物.通过拉伸试验、冲击试验、SEM、FTIR、DSC和TGA研究共混物的力学性能、热性能和增韧机理.结果表明,PLA-b-PUP中的异氰酸酯基团与PLA和TPU上的活性基团发生反应,显著改善了PLA/TPU共混物两相界面的相容性.随着PLA-b-PUP的加入量增加,共混物中PLA的玻璃化转变温度和相对结晶度逐渐降低,当PLA-b-PUP的质量分数为PLA/TPU共混物的4%时,共混材料的断裂伸长率和缺口冲击强度分别达到无相容剂时的8.12和2.73倍,表现出良好的增容增韧效果.添加PLA-b-PUP后,共混物的初始分解温度有所降低,但最快分解温度有所提高.

花生壳微晶纤维素改性聚乳酸的性能及机理

花生壳采用碱解、酸解、脱色等处理后制得微晶纤维素(MCC),将其作为填料加入到聚乳酸(PLA)中,通过溶液流涎成膜的方法制得不同MCC含量的MCC/PLA复合膜。分析了碱解过程中氢氧化钠浓度对MCC收率的影响、MCC含量对MCC/PLA复合膜性能的影响及其作用机理。利用傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)、差示扫描量热仪(DSC)、扫描电子显微镜(SEM)、万能力学试验机等对MCC及MCC/PLA复合膜结构及性能进行表征和分析。结果表明,花生壳通过碱解、酸解、脱色等处理,将木质素等物质大量去除,制得MCC;MCC的加入,影响了PLA结晶结构的规整度及完善程度,降低了复合膜的熔融温度;随着MCC含量的增加,MCC/PLA复合膜的拉伸强度和断裂伸长率呈先增加后降低的趋势,均大于纯PLA的拉伸强度和断裂伸长率。当MCC的含量为5.6%时,MCC/PLA复合膜的拉伸强度为36.5 MPa,断裂伸长率达到最大值1.7%,与纯PLA相比,分别提高了52.1%和30.8%;SEM结果表明,该含量的MCC在PLA中分散均匀,复合膜光滑平整。

聚乳酸/聚乙二醇相变材料的结构与降温效果

针对加热卷烟中聚乳酸(PLA)材料降温效果不理想的问题,采用高相变焓的聚乙二醇(PEG)对PLA进行共混改性。通过熔融挤出制备了不同PEG分子量与含量的PLA/PEG相变材料,系统地研究了材料的相变行为、力学性能、亲水性能、降温效果以及相变前后的结构变化。结果表明,与纯PLA材料相比,PEG的引入使材料在40~70℃处的相变潜热增大,相变温度范围变宽。PLA/PEG材料的力学性能和亲水性受PEG质量分数的影响显著,但受PEG分子量影响不明显。随着PEG质量分数的增加,PLA/PEG材料的屈服强度和杨氏模量显著降低,断裂伸长率升高,亲水性提高。采用熔融沉积成型技术将PLA/PEG材料3D打印成降温滤嘴,并应用到加热卷烟中具有良好的降温效果,这归因于PEG的熔融吸热和PLA在玻璃化转变区域的热焓松弛。

树枝状聚合物对聚乳酸熔体微分电纺纤维膜的增韧改性研究

采用树枝状聚合物CYD-T151为增塑剂,通过熔融共混方式对聚乳酸(PLA)进行改性,探究了CYD-T151含量、纺丝温度和纺丝电压对熔体微分电纺PLA及PLA/CYD-T151纤维平均直径、直径分布和纤维膜拉伸力学性能的影响。结果表明,树枝状聚合物CYD-T151的加入可有效提高PLA的熔体流动性,降低纤维细度,当CYD-T151含量(质量分数,下同)为1.25%、纺丝温度为240℃、纺丝电压为55 kV时,熔体电纺纤维的纤维平均直径为1.360μm,较纯PLA减小了49.72%;树枝状聚合物CYD-T151作为增塑剂,可有效提高PLA熔体电纺纤维膜的韧性,当CYD-T151含量为1.25%,纺丝温度为240℃,纺丝电压为55 kV时,PLA/CYD-T151纤维膜的抗拉强度和断裂伸长率分别为11.50 MPa和92.33%,较纯PLA提高了4.07%和13.99%。

鸡粪生物炭施用影响聚乳酸微塑料污染的酸性土壤质量

为研究生物炭对可生物降解塑料污染土壤理化性质的影响,以聚乳酸微塑料(PLA-MPs)为研究对象,开展半年的土壤培养实验,分析施用鸡粪生物炭对PLA-MPs污染的酸性土壤质量的影响。结果表明:PLA-MPs污染导致土壤pH升高,造成氮、磷、钾等养分流失,影响土壤碳周转;施用鸡粪生物炭使PLA-MPs污染的酸性土壤变成碱性,脲酶和转化酶活性有不同程度的上调,培养结束时,土壤有效磷和速效钾分别提高61.08%和6.10倍,无机氮锐减64.31%;PLA-MPs和生物炭协同作用下,土壤净全碳变化量与PLA-MPs污染土壤的净碳变化量呈极显著正相关。研究表明,生物炭的施用可减缓PLA-MPs污染造成的磷和钾养分流失,生物炭和PLA-MPs协同影响土壤全碳周转和氮转化。

聚乳酸材料性能改进研究进展

聚乳酸(polylacticacid,PLA)是一种以植物资源为原料合成的聚酯,主要应用于医学、生物、环境保护等领域。随着科学技术的进步,对聚乳酸材料的性能提出了新的要求和用途,必须通过改性提高其加工与应用性能。从物理改性、化学改性方面综述了PLA性能改进的研究进展。旨在保留PLA性能的优势,为拓宽PLA应用市场提供一定参考价值。

聚乳酸-酪蛋白基复合膜性质及其在草莓保鲜中的应用

以聚乳酸(poly lactic acid,PLA)、酪蛋白(casein,CN)为基质,利用静电纺丝技术制备了负载黄芩苷的复合膜,研究了CN和PLA不同配比下复合膜的微观结构、亲水性、降解性、溶胀性等,评价了复合膜包装对草莓果实硬度、可溶性固形物含量、失水率等指标的影响。结果显示,在PLA中添加CN后,复合膜纤维直径减小,成纤性能下降;当CN与PLA质量比为1∶1时,纤维直径均匀,成纤能力较好,为最佳配比。最佳条件下,复合膜的水接触角为(122.90±4.08)°,显著低于PLA膜;降解率为(45.31±3.35)%,显著高于PLA膜;吸水溶胀率约为150%,而PLA膜仅为(8.82±0.62)%。草莓保鲜试验表明,经复合膜包装后,草莓果实的硬度、可溶性固形物含量显著高于对照组。研究结果可为PLA、CN在果蔬保鲜材料制备中的应用提供参考依据。

生物降解聚乳酸复合材料的增韧增透性能研究

选用成本低的生物降解柔性材料聚丁二酸丁二酯(PBS)为增韧剂,具有溶剂化增塑的乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为界面相溶剂,自由基引发聚合的过氧化二异丙苯(DCP)为增容剂,细化球晶提高聚乳酸(PLA)透明性的多酰胺类化合物(TMC)为成核剂,采用熔融共混法制备生物基聚乳酸复合材料,重点研究增韧剂、相溶剂和增容剂对聚乳酸复合材料力学性能、透明性能的影响,开发出高透明增韧PLA的制备技术。结果表明:在PLA基体中加入PBS、ATBC、TMC和DCP,提高了PLA的韧性、相容性和结晶能力。PLA/PBS/ATBC/TMC/DCP共混物中各组分的最佳质量比为80∶20∶10∶0.4∶0.3时,共混物的断裂伸长率为416.5%,相比纯PLA增加了71倍,冲击强度为4.22kJ/m^(2),相比纯PLA提高了165%,拉伸强度为44.3MPa,透光率为82%,显然,PLA的增韧增透性能最佳。其次,在PLA/PBS/ATBC/TMC共混物中添加DCP后,共混物的玻璃化温度(Tg)降低,当DCP添加质量为0.3%时,相比纯PLA降低了10.8℃,显然PLA/PBS共混物的相容性最佳,此时共混物的增韧增透效果显著,拓宽了其在透明产品领域的应用。

乙酰柠檬酸三丁酯增韧聚乳酸材料的制备及力学性能

为了改善聚乳酸(PLA)的冲击性能,以乙酰柠檬酸三丁酯(ATBC)为增韧剂,通过共混法制备具有高冲击强度的ATBC增韧PLA材料(PLA/ATBC),利用傅里叶变换红外光谱仪表征PLA/ATBC的结构,同时探究ATBC含量对PLA的流变、拉伸和冲击性能的影响,并与增韧剂官能团化聚酯弹性体(BP-2)改性PLA材料(PLA/BP-2)的力学性能进行比较。结果表明,ATBC降低了材料的拉伸性能,但适量的ATBC能够提高材料的加工性能和冲击性能。当ATBC质量分数为2.5%时,材料的平衡扭矩最低;当ATBC质量分数为5%时,材料的冲击强度达到最大,为30.1 kJ/m^(2),比纯PLA增加了87%,继续增加ATBC含量,材料的冲击强度迅速下降。此外,在增韧剂质量分数为5%时,PLA/ATBC的力学性能明显高于PLA/BP-2,冲击强度相比PLA/BP-2提高了79.2%。上述结果为高冲击性能PLA材料的开发提供了参考。

气流场驱动喷射3D打印熔融聚乳酸微细纤维及表面浸润性调控

提出了一种高速气流场驱动喷射高效三维(3D)打印熔融聚乳酸微细纤维的方法,分析了高速气流致熔融材料剪切破碎原理,研究了打印工艺中供料气压、气流流速、打印高度等关键参数对微细纤维直径分布及结构孔隙率、截面尺寸的影响规律。并对所获得的聚乳酸微细纤维进行了表面浸润性测试。结果表明,该工艺相对于静电纺丝等微细纤维制造方法,加工效率提高10倍以上。通过控制不同的打印参数,可以有效实现纤维直径在6~18μm、孔隙率在55%~96%范围内的有效调控。通过3D打印工艺,可实现具有宏观路径可控、微观具有高孔隙率微纤维结构的制作。表面浸润性结果显示,打印微细纤维由于材料分子基团及高孔隙率综合作用,具有疏水性及粘附性特征,通过对微观局部进行亲水处理,实现了同一材料局部疏水和亲水共存结构的制作,证明了该方法表面浸润性调控的有效性。

废纸纤维改性聚乳酸复合材料性能研究——以应用于运动鞋领域为例

聚乳酸纤维材料是一种兼具优异环保性和物理性能的新型复合材料。为探究聚乳酸纤维材料在运动鞋领域中的应用可行性,借助废纸纤维对一般聚乳酸纤维材料进行了改性,借助发泡机、注塑机、鞋底成型机等设备制备了一种废纸改性聚乳酸复合材料运动鞋鞋底,对该鞋底的综合性能进行试验分析。结果表明:与传统的运动鞋鞋底材料相比,废纸纤维改性聚乳酸复合材料鞋底在力学性能、环保性能等方面具有显著优势,在减震方面优势不明显。

聚乳酸多孔微球的表征及性能

采用双乳液溶剂挥发法制备了聚左旋乳酸(PLLA)多孔微球,以精氨酸为氨解试剂对制备的PLLA多孔微球进行表面改性,采用FTIR、SEM、XPS、浸润性测定等方法对改性前后PLLA多孔微球进行表征,考察了微球的细胞毒性和细胞培养性能。实验结果表明,在PLLA多孔微球表面引入羧基和氨基等亲水性基团,使微球的水接触角明显降低;改性后PLLA多孔微球的孔隙率从75.609 8%提高到92.1415%,无细胞毒性,微球表面黏附的细胞数量显著提升,精氨酸改性不但使PLLA多孔微球获得大尺寸、内部贯通的孔隙结构,且在微球表面引入大量亲水功能基团,增加了细胞黏附的结合位点,促进细胞在多孔微球表面的生长、增殖。

立构复合聚乳酸的制备专利研究进展

立构复合聚乳酸是其对映异构体左旋聚乳酸(PLLA)链段和右旋聚乳酸(PDLA)链段形成的具有螺旋互补结构的络合物,具有可降解、熔点高、耐水解性强、力学性能优异等特点。对专利申请中涉及制备立构复合聚乳酸的方法进行分类总结,统计各制备立构复合聚乳酸的制备专利申请量随申请年的变化,阐述目前制备立构复合聚乳酸研究的重点及未来研发方向。

废纸纤维聚乳酸复合材料的制备及性能研究——以应用于极简跑鞋加工领域为例

为解决现有聚乳酸复合材料应用于极简跑鞋加工领域时存在的韧性不足、脆性大等问题,借助废纸纤维对聚乳酸复合材料进行了共混加工,对影响废纸纤维聚乳酸复合材料性能的因素如废纸纤维的打浆时间及其掺量等进行分析。结果表明:当废纸纤维打浆时间为30min,废纸纤维掺量为25.0%时,废纸纤维改性后的聚乳酸复合材料拉伸强度、弯曲强度分别达到了24.3MPa、44.4MPa,与一般聚乳酸复合材料相比更适合应用于极简跑鞋等的加工环节。