IUD用纳米铜/改性聚合物复合材料在模拟宫腔液中的金属离子释放行为

The impact of population growth has been widely recognized, particularly in developing countries. The intrauterine devices(IUD) is highly effective in preventing pregnancy. With the development of IUDs, a number of copper-bearing devices are now commercially available including the copper-7 and copper-T in various other forms so called "the second generation" IUDs. A lot of research results, showed that, when copper immerged in uterine fluids(equal to Cu-IUD in uterus), at early days, especially former 3 days, there exists exquisite corrosion phenomena of copper ,so called "burst release" of cupric ion. This kind of phenomena will result in side effects, such as bleeding, celiac ache, dysmenorrhea,et al. On the other hand, a lot of corrosive products , such as Cu2O, Cu(OH),produced in the process of copper corrosion will obstruct cupric ion release may have a negative influence of birth control effectiveness of Cu-IUD. Usually, in the uterine fluids, corrosion products occupied 2/3, cupric ion occupied 1/3 for the corrosive gross of copper. Nevertheless, increase of content of cupric ion will just enhance contraceptive effectiveness of Cu-IUD. Base above, we want to design a kind of new material nano-Cu/polymer composites used for IUD. Two problems above wished to be solved by one, control-released effect of polymer materials to control "burst release" of cupric ion, other, high activity of nano-materials to increase content of cupric ion in uterine fluids for its biologic value in use. The aim of this project is to investigate the mechanism of cupric ion release behavior in simulated uterine fluids for nano-Cu/PNIPAAm-grafted micro form polymer composites in order to basic foundation for this new kind materials used for IUD.

宫内节育器（IUD）是国内外广泛采用的避孕工具，目前以第二代活性IUD为主。研究表明，带铜IUD采用的是裸铜结构，不能有效地解决如下问题：（1）铜离子释放过程的调控，避免爆释现象的产生；（2）在宫腔液中存在大量腐蚀副产物。在药物的控释和靶向方面的研究发现，用一定的载体将药物夹持，通过调节载体的结构可以避免药物爆释现象的产生，达到控释的目的。本研究拟利用微发泡聚合物（聚丙烯、聚乙烯、硅橡胶）技术使基体材料形成微、纳米米级泡孔同时利用温敏材料PNIPAAm对聚合物进行接枝改性，在体液温度环境下提高基体材料的亲水性，以改性聚合物材料作为夹持基体材料，与纳米铜共混形成复合体系，使宫腔液与纳米铜可以更加充分的接触，使体系在避免"爆释现象"的产生的同时提高溶液中铜离子的含量。在此基础上，深入研究模拟宫腔液中纳米金属/改性聚合物复合体系的腐蚀行为，建立纳米金属离子释放的动力学模型。

宫内节育器（IUD）是国内外广泛采用的避孕工具，目前以第二代活性 IUD 为 主。研究表明，带铜 IUD 采用的是裸铜结构，不能有效地解决如下问题：（1）铜离子释放过 程的调控，避免爆释现象的产生；（2）在宫腔液中存在大量腐蚀副产物。在药物的控释和靶 向方面的研究发现，用一定的载体将药物夹持，通过调节载体的结构可以避免药物爆释现象 的产生，达到控释的目的。本研究以改性聚合物材料作为夹持基体材料，与纳米铜共混形 成复合体系，使宫腔液与纳米铜可以更加充分的接触，使体系在避免“爆释现象”的产生的 同时提高溶液中铜离子的含量。在此基础上，深入研究模拟宫腔液中纳米金属/改性聚合物 复合体系的腐蚀行为，建立纳米金属离子释放的动力学模型。主要研究内容：（1）纳米金属/聚合物复合材料的制备;(2)纳米金属/聚合物复合材料的腐蚀特征和金属离子释放规律（体外）的研究;(3)材料的力学性能与结构分析。重要成果：（1）采用两步表面光接枝法将PNIPAAm温敏材料接枝到低密度聚乙烯表面，赋予LDPE表面温敏性；（2）将以Nano-Cu/LDPE复合材料为基体材料，将PNIPAAm温敏材料接枝到Nano-Cu/LDPE复合材料表面。PNIPAAm温敏材料的引入，有效地减弱了复合材料在模拟宫腔液中浸泡初期铜离子的“暴释”现象；（3）复合材料在模拟宫腔液中铜离子的释放速率与接枝PNIPAAm的量有关。随着接枝率的增加，平稳期铜离子的释放速率逐渐增加，接枝率增加到复合材料表面被PNIPAAm完全覆盖时，铜离子的释放速率基本稳定。当环境温度高于低临界溶解温度时，随着接枝率的增加，平稳期铜离子的释放速率逐渐降低；（4）当纳米铜加入量较小时，随着纳米铜含量的增加Cu/LDPE纳米复合材料的抗拉强度、杨氏模量、冲击韧性均先提高后下降，但总体性能优于纯LDPE；当加入量超过3%后，复合材料的拉伸性能和冲击韧性均劣于纯LDPE，但总体性能下降不大，当纳米铜加入量为5%左右时，复合材料拉伸强度和杨氏模量相对应纯LDPE来说变化不大，冲击韧性下降也不大，此时的力学性能仍能满足其作为医用功能材料使用时的要求。