聚乳酸复合材料优秀课件

聚乳酸 polylacticacid 生物可降解材料 1 聚乳酸 PLA 是一种具有良好的生物相容性和可生物降解的聚合物 是FDA认可的一类生物降解材料 具有较好的机械强度 弹性模量和热成型性 在骨组织工程和软骨组织的再生与修复等领域中基本能满足作为细胞生长载体材料的要求 简介 2 1 机械性能 PLLA是与聚苯乙烯 PS 聚对苯二甲酸乙二酯 PET 性能相近的热塑性结晶高聚物 但性脆 抗冲击性差 PDLLA是非晶高分子 力学强度明显低于PLLA 2 加工性能 PLA对热不稳定 即使在低于熔融温度和热分解温度下加工也会使分子量大幅度下降 3 价格贵 乳酸价格及其聚合工艺决定了PLA的成本高 不足 3 结构 乳酸中的 碳是不对称的 有D 乳酸和L 乳酸两种光学异构体 由单纯的D 乳酸或L 乳酸制备的聚乳酸是光学活性的 分别称为聚D 乳酸 PDLA 和聚L 乳酸 PLLA 由两种异构体乳酸的混合物消旋乳酸制备的聚乳酸称为聚DL 乳酸 PLA 无光学活性 4 基本性质比较 5 聚乳酸的合成 方法一 乳酸直接缩聚法 方法二 先由乳酸合成丙交酯 再在催化剂作用下开环聚合 6 聚乳酸的改性 二 聚乳酸的共聚 三 聚乳酸的共混 一 增塑 四 聚乳酸与纤维复合 7 增塑改性 增塑剂 柠檬酸酯醚 葡萄糖单醚 部分脂肪酸醚 低聚物聚乙二醇 PEG 400 PEG 1500 低聚物聚乳酸 OLA 丙三醇等 效果 柔性提高 玻璃化温度降低明显 弹性模量下降 断裂伸长率提高 即在一定程度上韧性增加 生物相容性提高 8 共聚改性 背景 均聚PLA为疏水性物质 降解周期难控制刚性大 难以加工 定义 通过调节乳酸和其他单体的比例来改变聚合物的性能 9 FeiJen合成了乳酸与带保护基的L 天冬氨酸 L 赖氨酸 L 半胱氨酸和L 甘氨酸的二聚体 Ohya合成了羟基乙酸与带保护基的L 天冬氨酸 L 赖氨酸 L 半胱氨酸的二聚体 Morita合成了羟基乙酸与带保护基的L 丝氨酸的二聚体 例 10 聚乙二醇改性聚乳酸共聚物 PLA PEG PLA三嵌段共聚物由精制的丙交酯与聚乙二醇本体聚合而得 以辛酸亚锡为催化剂 共聚产物用丙酮溶解 蒸馏水中沉淀纯化 11 聚合温度 时间 聚乙二醇摩尔含量 聚乙二醇链段长度等对共聚物分子量都有影响 聚合时间与聚乙二醇改性聚乳酸共聚物分子量的关系曲线 12 聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸IR谱图 聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸DSC谱图 13 聚乳酸及聚乙二醇改性聚乳酸的接触角和吸水率 14 共混改性 共混改性 将两种或两种以上的聚合物进行混合 通过聚合物各组分性能的复合达到改性目的 15 PLA完全生物降解共混体系PLA PHA共混体系PLA PCL共混体系PLA PEO共混体系PLA PVP共混体系PLA 淀粉共混体系 PLA部分生物降解共混体系PLA PVPh共混体系PLA PVAc共混体系PLA PMMA PLA PMA共混体系PLMdLLDPE共混体系 完全生物降解体系部分生物降解体系 按共混组分生物降解性分 16 问题 组分不相容或相容性差 PLLA PCL两相共混物被磨平刘蚀后的扫描电镜微观图形a一90 10 b一80 20 c一70 30 17 解决方法 加入嵌段共聚物 PLLA PCL PLLA PCL PLLA三相共混物被磨平刻蚀后的扫描电镜微观图形a 70 30 0 b 70 30 0 5 c 70 30 2 d 70 30 5 18 复合改性 聚乳酸与纤维复合 聚乳酸与羟基磷灰石复合 聚乳酸与珊瑚复合 19 以聚乳酸与羟基磷灰石复合为例 HAP与PLA的复合包括 1 低分子量聚乳酸与颗粒型HAP加热 加压复合 室温为固态 50 60 变软 具有良好的可塑性 用作口腔修复材料 2 将HAP等离子喷涂在PLLA表面 厚度达50 m 可延缓聚乳酸的降解 3 HAP微粒与丙交酯混合 在一定温度和真空状态下由引发剂引发聚乳酸聚合 得到具有很高压缩强度和拉伸强度的PLLA HAP复合材料 20 聚乳酸类聚合物的应用 药物控制释放体系 骨科固定及组织修复材料 外科手术缝合线 组织工程支架 21 药物控制 释放 PLA PLGA微球包封抗原 使抗原性得到保护 使口服免疫代替传统多次注射性免疫 PLGA包裹质粒DNA制成微球 用于树突状细胞介导的抗原呈递及靶基因表达 可达到肿瘤免疫治疗的作用 PLA PLGA MS还可用于眼部疾病治疗 基因治疗 糖尿病治疗等诸多医学领域 22 骨科固定及组织修复材料人工合成载体 在修复骨缺损方面 PLGA MS释放系统结合生物活性骨诱导蛋白 作为骨组织工程的生物材料具有重要的应用意义 23 骨形成蛋白 BMP 可诱导未分化间充质细胞不可逆地分化为软骨细胞的成骨细胞 为骨缺损修复重建的重要生长因子 而单纯的BMP在机体内会发生流失 降解和吸收 故不能有效地发挥其骨诱导作用 机理 24 外科手术缝合线 优点 生物降解性 在伤口愈合后自动降解并吸收 无需二次手术 25 1 具有较强的初始抗张强度 2 稳定地维持一段时间 3 能有效地控制聚合物降解速率 随着伤口的愈合 缝线缓慢降解 要求 26 组织工程支架 在材料上培养组织细胞 并逐渐生长成组织和器官 与此同时 聚乳酸缓慢降解并最终被肌体吸收 27 总结 1 聚乳酸的力学性能及功能尚不能满足某些医学场合的使用 对其特殊成型 共聚 共混 复合等方式的改性显得尤为重要 2 PLA可经增塑 共聚 共混或复合改性后 其力学性能 亲水性能 降解性能或反应功能性能得到改善 3 用途广泛 可用于医疗 工农业 包装 服装等领域 28 展望 今后聚乳