C6位氧化型細(xì)菌纖維素/殼聚糖復(fù)合材料的制備及表征
發(fā)布時(shí)間:2021-10-21 00:24
細(xì)菌纖維素是天然的骨組織工程支架材料。為了改善其降解性并使其微觀結(jié)構(gòu)具有可調(diào)控性,利用2,2,6,6-四甲基-1-哌啶酮(TEMPO)/NaBr/NaClO體系,對(duì)細(xì)菌纖維素C6位羥基進(jìn)行選擇性催化氧化,氧化后的細(xì)菌纖維素在活化劑1-乙基-3-(3-二甲基氨丙基)-碳化二亞胺(EDC)/N-羥基琥珀酰亞胺(NHS)存在的條件下與殼聚糖發(fā)生交聯(lián)。將交聯(lián)產(chǎn)物裝入圓柱形模具,經(jīng)冷凍干燥即得氧化型細(xì)菌纖維素/殼聚糖復(fù)合材料支架。通過FTIR、13C-NMR、XRD、體外降解率測(cè)定、孔隙率測(cè)定和場(chǎng)發(fā)射掃描電鏡(FESEM)對(duì)復(fù)合材料支架進(jìn)行表征。FTIR和13C-NMR結(jié)果表明氧化型細(xì)菌纖維素與殼聚糖成功發(fā)生交聯(lián);XRD交聯(lián)產(chǎn)物的結(jié)晶度隨著殼聚糖用量的增大而減小,但減小的幅度不大(≤3.1%);體外降解率測(cè)定表明氧化產(chǎn)物和復(fù)合產(chǎn)物的降解性均明顯增大,其中當(dāng)((OBC—COOH)/(CH—NH2))/(n/n)=1/4.5時(shí),復(fù)合支架在8周內(nèi)的降解率達(dá)40.2%;FESEM和孔隙率測(cè)定結(jié)果表明,OBCCH支架的孔徑和孔隙率大于BC和OBC,當(dāng)((OBC—COOH)/(CH—NH2))/(n/n)=...
【文章來源】:中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2014,33(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的FTIR光譜
H的伸縮振動(dòng)峰與—NH的伸縮振動(dòng)峰相互重疊而形成的多重吸收峰[18],1658、1600、1322cm-1依次為CH的酰胺Ⅰ峰、酰胺Ⅱ峰和酰胺Ⅲ峰[19]。在OBCCH的紅外光譜中,3440cm-1左右是—OH的伸縮振動(dòng)峰與—NH的伸縮振動(dòng)峰重疊而形成的多重吸收峰,1742cm-1處為羧酸羰基的伸縮振動(dòng)吸收峰,1645、1585、1314cm-1依次為OBCCH的酰胺Ⅰ峰、酰胺Ⅱ峰和酰胺Ⅲ峰。圖1BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的FTIR光譜Fig.1FTIRspectraofBC、OBC、CHandOBCCHscaffolds2.2固態(tài)13C-NMR結(jié)果圖2BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的固態(tài)13C-NMR光譜Fig.2Solid-state13C-NMRspectraofBC、OBC、CHandOBCCHscaffolds圖2為BC、OBC、OBCCH和CH的固態(tài)13C-NMR光譜,BC和CH葡萄糖單體不同碳原子在光譜場(chǎng)上的分配如圖中標(biāo)注所示。在BC的13C-NMR譜圖上,C4和C6各有兩個(gè)共振區(qū),偏低場(chǎng)一個(gè)尖銳的共振峰毗連偏高場(chǎng)一個(gè)寬鈍的共振峰,前者歸屬于BC有序區(qū),后者歸屬于無序區(qū)。無序區(qū)包括兩種纖維素鏈,一種是無定形區(qū)的纖維素鏈,另一種是結(jié)晶微纖維表面的纖維素鏈[20]。在OBC的13C-NMR譜圖上,C6偏高場(chǎng)寬鈍的共振峰消失,在化學(xué)位移174.3ppm處出現(xiàn)了一個(gè)新的共振峰。在CH的13C-NMR譜圖上,23.3ppm處為甲基碳原子的共振峰,174.2ppm處為酰胺基碳原子的共振峰。603
??BC、OBC和OBCCH2支架材料在體外隨時(shí)間降解情況如圖4所示。可以看出,BC在體外中性、無酶存在的條件下降解非常緩慢,1周的降解率為3.0%,2周的降解率為3.7%,4周的降解率為4.1%,8周的降解率只有5.8%。OBC組在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)的體外降解率均明顯高于BC組,其3天的降解率(7.9%)大于BC8周的降解率(5.8%),其在8周內(nèi)降解了29.8%,約為相同時(shí)間內(nèi)BC降解率的5倍。通過OBCCH2和OBC比較可以看出,OBCCH2支架初始階段(10d內(nèi))的降解率小于OBC支架的降解率,OBCCH2支架后期階段(10d后)的降解率大于OBC支架的降解率。圖3BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的XRD圖譜。(a)BC、OBC、CH和OBCCH的X射線衍射圖;(b)用XRDSegal經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法計(jì)算的結(jié)晶度;(c)根據(jù)XRD曲線計(jì)算的結(jié)晶度Fig.3XRDpatternsofBC、OBC、CHandOBCCHscaffolds.(a)X-raydiffractionpatternofBC、OBC、CHandOBCCH;(b)Sketchmap,crystallinityofsamplescalculatedbyusingSegal'smethod;(c)CrystallinitycalculatedfromX-raydiffractionOBCCH2支架8周內(nèi)的降解率為40.2%,大于OBC在8周內(nèi)的降解率。2.5孔隙率測(cè)定結(jié)果各等級(jí)支架樣品孔隙率的測(cè)定結(jié)果如圖5所604
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]TEMPO-NaBr-NaClO體系對(duì)細(xì)菌纖維素的氧化過程研究[J]. 廖世波,奚廷斐,賴琛,廖世玉,黃濤,王甩艷. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2013(06)
[2]細(xì)菌纖維素/殼聚糖復(fù)合多孔支架材料的制備與表征[J]. 蔡志江,侯成偉. 高分子材料科學(xué)與工程. 2012(06)
[3]具有垂直孔道的殼聚糖乳酸鹽海綿的制備及體外釋藥模型的擬合分析[J]. 于飛,奚廷斐,張姝江,張志雄,賴琛. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)
[4]骨組織工程用納米羥基磷灰石/細(xì)菌纖維素的體外降解行為研究(英文)[J]. 陳艷梅,奚廷斐,鄭裕東,鄭玉峰,萬怡灶. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(04)
[5]不同干燥條件下殼聚糖膜表面的微觀結(jié)構(gòu)及微觀力學(xué)性能[J]. 趙宏霞,金花,蔡繼業(yè). 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2010(03)
[6]細(xì)菌纖維素組織工程支架的仿生礦化研究[J]. 高川,萬怡灶,何芳,羅紅林,王潔華. 科技導(dǎo)報(bào). 2008(22)
[7]幾種多糖的紅外光譜研究[J]. 夏朝紅,戴奇,房韋,陳和生. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(01)
本文編號(hào):3447880
【文章來源】:中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2014,33(05)北大核心CSCD
【文章頁數(shù)】:9 頁
【部分圖文】:
BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的FTIR光譜
H的伸縮振動(dòng)峰與—NH的伸縮振動(dòng)峰相互重疊而形成的多重吸收峰[18],1658、1600、1322cm-1依次為CH的酰胺Ⅰ峰、酰胺Ⅱ峰和酰胺Ⅲ峰[19]。在OBCCH的紅外光譜中,3440cm-1左右是—OH的伸縮振動(dòng)峰與—NH的伸縮振動(dòng)峰重疊而形成的多重吸收峰,1742cm-1處為羧酸羰基的伸縮振動(dòng)吸收峰,1645、1585、1314cm-1依次為OBCCH的酰胺Ⅰ峰、酰胺Ⅱ峰和酰胺Ⅲ峰。圖1BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的FTIR光譜Fig.1FTIRspectraofBC、OBC、CHandOBCCHscaffolds2.2固態(tài)13C-NMR結(jié)果圖2BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的固態(tài)13C-NMR光譜Fig.2Solid-state13C-NMRspectraofBC、OBC、CHandOBCCHscaffolds圖2為BC、OBC、OBCCH和CH的固態(tài)13C-NMR光譜,BC和CH葡萄糖單體不同碳原子在光譜場(chǎng)上的分配如圖中標(biāo)注所示。在BC的13C-NMR譜圖上,C4和C6各有兩個(gè)共振區(qū),偏低場(chǎng)一個(gè)尖銳的共振峰毗連偏高場(chǎng)一個(gè)寬鈍的共振峰,前者歸屬于BC有序區(qū),后者歸屬于無序區(qū)。無序區(qū)包括兩種纖維素鏈,一種是無定形區(qū)的纖維素鏈,另一種是結(jié)晶微纖維表面的纖維素鏈[20]。在OBC的13C-NMR譜圖上,C6偏高場(chǎng)寬鈍的共振峰消失,在化學(xué)位移174.3ppm處出現(xiàn)了一個(gè)新的共振峰。在CH的13C-NMR譜圖上,23.3ppm處為甲基碳原子的共振峰,174.2ppm處為酰胺基碳原子的共振峰。603
??BC、OBC和OBCCH2支架材料在體外隨時(shí)間降解情況如圖4所示。可以看出,BC在體外中性、無酶存在的條件下降解非常緩慢,1周的降解率為3.0%,2周的降解率為3.7%,4周的降解率為4.1%,8周的降解率只有5.8%。OBC組在實(shí)驗(yàn)范圍內(nèi)各時(shí)間點(diǎn)的體外降解率均明顯高于BC組,其3天的降解率(7.9%)大于BC8周的降解率(5.8%),其在8周內(nèi)降解了29.8%,約為相同時(shí)間內(nèi)BC降解率的5倍。通過OBCCH2和OBC比較可以看出,OBCCH2支架初始階段(10d內(nèi))的降解率小于OBC支架的降解率,OBCCH2支架后期階段(10d后)的降解率大于OBC支架的降解率。圖3BC、OBC、CH和OBCCH不同等級(jí)支架材料的XRD圖譜。(a)BC、OBC、CH和OBCCH的X射線衍射圖;(b)用XRDSegal經(jīng)驗(yàn)計(jì)算法計(jì)算的結(jié)晶度;(c)根據(jù)XRD曲線計(jì)算的結(jié)晶度Fig.3XRDpatternsofBC、OBC、CHandOBCCHscaffolds.(a)X-raydiffractionpatternofBC、OBC、CHandOBCCH;(b)Sketchmap,crystallinityofsamplescalculatedbyusingSegal'smethod;(c)CrystallinitycalculatedfromX-raydiffractionOBCCH2支架8周內(nèi)的降解率為40.2%,大于OBC在8周內(nèi)的降解率。2.5孔隙率測(cè)定結(jié)果各等級(jí)支架樣品孔隙率的測(cè)定結(jié)果如圖5所604
【參考文獻(xiàn)】:
期刊論文
[1]TEMPO-NaBr-NaClO體系對(duì)細(xì)菌纖維素的氧化過程研究[J]. 廖世波,奚廷斐,賴琛,廖世玉,黃濤,王甩艷. 中國生物醫(yī)學(xué)工程學(xué)報(bào). 2013(06)
[2]細(xì)菌纖維素/殼聚糖復(fù)合多孔支架材料的制備與表征[J]. 蔡志江,侯成偉. 高分子材料科學(xué)與工程. 2012(06)
[3]具有垂直孔道的殼聚糖乳酸鹽海綿的制備及體外釋藥模型的擬合分析[J]. 于飛,奚廷斐,張姝江,張志雄,賴琛. 高等學(xué);瘜W(xué)學(xué)報(bào). 2012(04)
[4]骨組織工程用納米羥基磷灰石/細(xì)菌纖維素的體外降解行為研究(英文)[J]. 陳艷梅,奚廷斐,鄭裕東,鄭玉峰,萬怡灶. 北京大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版). 2012(04)
[5]不同干燥條件下殼聚糖膜表面的微觀結(jié)構(gòu)及微觀力學(xué)性能[J]. 趙宏霞,金花,蔡繼業(yè). 物理化學(xué)學(xué)報(bào). 2010(03)
[6]細(xì)菌纖維素組織工程支架的仿生礦化研究[J]. 高川,萬怡灶,何芳,羅紅林,王潔華. 科技導(dǎo)報(bào). 2008(22)
[7]幾種多糖的紅外光譜研究[J]. 夏朝紅,戴奇,房韋,陳和生. 武漢理工大學(xué)學(xué)報(bào). 2007(01)
本文編號(hào):3447880
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