發(fā)布時(shí)間：2021-10-29 05:07

　　近年來(lái),隨著人們對(duì)于周圍環(huán)境和自身健康要求的提高,醫(yī)用生物聚酯材料由于其具有優(yōu)良的生物相容性和降解性,得到材料學(xué)家和醫(yī)學(xué)家的青睞。這類聚酯材料分子結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,具有良好的力學(xué)性能,被廣泛應(yīng)用于醫(yī)療器械以及醫(yī)用可植入材料中。多年以來(lái),關(guān)于這類材料的研究一直吸引著人們的關(guān)注,但是這些研究都是關(guān)于材料的宏觀機(jī)械性能改性,鮮有人從納米尺度上對(duì)其內(nèi)在機(jī)理進(jìn)行研究。本論文借助基于原子力顯微鏡的單分子力譜技術(shù)手段,結(jié)合量子力學(xué)計(jì)算,系統(tǒng)研究了幾種典型醫(yī)用生物聚酯材料（PGA、PCL和P3HB）在單分子分散態(tài)的分子鏈內(nèi)的本征力學(xué)彈性行為和聚集態(tài)的分子鏈之間的相互作用,進(jìn)而從單分子層次上揭示內(nèi)在的分子結(jié)構(gòu)和鏈結(jié)構(gòu)對(duì)于其宏觀材料力學(xué)性能的影響以及內(nèi)在機(jī)理。從獲得的單分子力譜結(jié)果和基于量子力學(xué)計(jì)算的理論模型擬合結(jié)果可以發(fā)現(xiàn),PGA、PCL和P3HB這幾種聚酯分子都可以在壬烷中獲得它們的本征彈性,而且它們的彈性與溶劑質(zhì)量無(wú)關(guān)。它們的本征彈性不僅可以分別被QM-FRC模型、QM-WLC模型以及QM-FJC模型很好地確證,而且擬合參數(shù)正好均與其結(jié)構(gòu)單元長(zhǎng)度相關(guān)。結(jié)合課題組之前獲得的PLLA的本征彈性,發(fā)現(xiàn)PGA和PC... 

【文章來(lái)源】：中北大學(xué)山西省

【文章頁(yè)數(shù)】：77 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【部分圖文】：

原子力顯微鏡原理圖

中北大學(xué)學(xué)位論文4圖1-2原子力顯微鏡的工作模式圖。Figure1-2SchematicofworkingmodeofAFM.1.2.2單分子力譜技術(shù)單分子力譜技術(shù)是一種基于原子力顯微鏡，在納米尺度測(cè)量生物高分子和合成高分子微機(jī)械力的技術(shù)[35-43]。其具體工作原理是：在樣品臺(tái)吸附單個(gè)分子，當(dāng)針尖與樣品接觸時(shí)，分子的一端會(huì)粘附于針尖上，當(dāng)針尖離開(kāi)樣品表面時(shí)，被粘附于針尖的分子會(huì)在針尖與分子間形成分子橋。隨著針尖的遠(yuǎn)離，分子開(kāi)始受力，此時(shí)作為彈簧的微懸臂也會(huì)發(fā)生偏離。當(dāng)拉伸達(dá)到某一臨界值時(shí)，分子橋會(huì)脫落或者斷裂，微懸臂回到原始位置。壓電陶瓷以及其他相關(guān)傳感器會(huì)記錄針尖的縱向運(yùn)動(dòng)位移以及微懸臂的偏移，然后軟件通過(guò)理論計(jì)算（如胡克定律）轉(zhuǎn)化為單分子力譜“力——距離”拉伸曲線（如圖1-3所示）。

中北大學(xué)學(xué)位論文8于分子鏈與溶劑之間僅存在范德華力，并無(wú)其他特殊的相互作用，近似于真空環(huán)境的無(wú)擾狀態(tài)。因此，非極性有機(jī)溶劑經(jīng)常被用來(lái)研究分子鏈的純彈性行為[44-45]。近年來(lái)，Cui等利用單分子力譜技術(shù)研究多種聚合物的本征彈性[58-63]。2006年，他們研究單鏈DNA（ssDNA）在非極性有機(jī)溶劑中的本征彈性以及在水環(huán)境中與水的弱結(jié)合作用[58]。他們首先測(cè)試單個(gè)ssDNA分子鏈在非極性有機(jī)溶劑二乙苯中的本征彈性行為，結(jié)合單分子彈性理論模型結(jié)果，發(fā)現(xiàn)QM-FRC模型可以很好地描述實(shí)驗(yàn)曲線，并且擬合參數(shù)lb=0.295nm正好是ssDNA單個(gè)結(jié)構(gòu)單元的長(zhǎng)度（如圖1-4A所示）。通過(guò)與在水中的單鏈彈性行為相比較，發(fā)現(xiàn)這兩條力曲線在低力區(qū)和高力區(qū)可以完全重合，在中力區(qū)（約35-250pN）兩條力曲線發(fā)生明顯偏離（如圖1-4B所示）。他們認(rèn)為其原因是由于在水環(huán)境中水分子與ssDNA分子鏈上部分結(jié)合位點(diǎn)形成氫鍵，從而在ssDNA鏈周圍形成一層結(jié)合水，而在分子鏈?zhǔn)艿嚼鞎r(shí)，需要首先破壞這層結(jié)合水，從而需要消耗除本征彈性以外的額外能量。經(jīng)過(guò)計(jì)算，這部分能量為0.58kB/unit，他們認(rèn)為這部分能量正好是DNA自組裝形成穩(wěn)定的超分子螺旋結(jié)構(gòu)的原因。圖1-4（A）ssDNA在二乙苯中獲得的力曲線與QM-FRC模型擬合曲線的比較，（B）ssDNA在二乙苯與磷酸緩沖鹽溶液獲得的力曲線的比較。Figure1-4(A)ThecomparisonofaforcecurveofssDNAobtainedindiethylbenzeneandtheQM-FRCfittingcurve,(B)ThecomparisonofforcecurvesofssDNAobtainedindiethylbenzeneandphosphatebuffersolution.2007年，他們又研究了雙鏈DNA（dsDNA）在非極性有機(jī)溶劑中的本征彈性以及水環(huán)境對(duì)于dsDNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的重要性[59]。他們測(cè)試dsDNA在非極性有機(jī)溶劑二乙

【參考文獻(xiàn)】：
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博士論文
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本文編號(hào)：3464023