聚乳酸-环糊精包合物的可控制备、结晶行为及性能研究

Polylactic acid（PLA）is one kind of aliphatic polyester with outstanding application prospect owing to good biodegradability，bioabsorbability and biocompatibility. However,the applications of PLA are limited due to negative effects on the water-solubility,thermostablity,brittleness, mechanical properties, biodegradability, etc. In the project, PLA is synthesised by green technology.With the PLA as the polymer matrix, the controllable preparation of inclusion complexes (ICs) between PLA and cyclodextrins(CDs) will be studied in this work. The effect of molecular structure on the ICs in inclusion process will be announced. The effect of CD on the crystal structure and morphology of PLA will be investigated by the study of crystalization behaviors of ICs. On the basis of study in structure and properies of ICs, the internal relations between inclusion model and properties of PLA-CDs ICs will be systemically concluded. Moreover, the effect of inclusion process and factors on the properties of PLA can be explained. The drug-loaded release and shape momery of PLA-CDs ICs will be investigated and the new applicatin of PLA will be expanded.

聚乳酸 (Polylactic acid，PLA)是一种应用前景很好的脂肪族聚酯，具有优异的生物可降解性、生物可吸收性、生物相容性且无毒，但是由于其水溶性差、热稳定性差，性脆、力学强度低，降解较快等特点限制了它在很多领域的应用。本研究采用绿色工艺制备聚乳酸。 以聚乳酸为高分子基体，利用环糊精研究聚乳酸-环糊精包合物的可控性制备，揭示包合过程中分子结构对包合物形成的影响。通过研究聚乳酸-环糊精包合物的结晶行为,考察环糊精对聚乳酸的晶体结构和形态影响。在研究聚乳酸-环糊精包合物的微观结构及性能的基础上，系统总结研究聚乳酸-环糊精包合物的包合模型与其宏观性能的内在联系，阐明包合过程及各因素对聚乳酸性能的影响。通过考察聚乳酸-环糊精包合物的释药性能和形状记忆性能，拓展聚乳酸的应用领域。

采用乳酸锌、氧化锌、离子液体等绿色工艺制备了聚乳酸。以PLA为高分子基体，利用CD研究PLA-CD-ICs包合物的可控性制备方法。研究了PLA-CD-ICs对PLA的结晶行为、力学性能、热稳定性、晶体结构和形态的影响。在研究聚乳酸-环糊精包合物的微观结构及性能的基础上，系统总结研究聚乳酸-环糊精包合物的包合模型与其宏观性能的内在联系，阐明包合过程及各因素对聚乳酸性能的影响。通过考察聚乳酸-环糊精包合物的释药性能和形状记忆性能，拓展聚乳酸的应用领域。采用ATRP及酰胺化改性等方法对聚乳酸-环糊精包合物进行表面接枝改性，获得了具有良好成核作用的聚乳酸加工助剂，对于PLA增强增韧、提高热稳定性具有重要意义。研究内容如下：.（1）以乳酸锌为催化剂，乳酸直接聚合制备 PLA。以β-CD和 PLA 为原料采用溶液共沉淀法制备β-CD-PLA。结果显示β-CD-PLA的Td提高了 3.8 ℃，结晶度提高约 4 倍，结晶速率加快，力学性能也显著变化，降解周期明显缩短。β-CD-PLA 部分包合物展现出了较好的形状记忆材料的性能和良好的药物缓释效果。.（2）以nano-ZnO和[bmim]PF6为催化剂制备了PLA，并对其微观结构、性能及热降解动力学进行了研究。利用α-CD与PLA采用超声共沉淀法制备了PLA-IC，研究了其结构、性能以及其对PLA结晶的影响机制。结果表明：PLA-IC热稳定性提高,且PLA-IC可作为PLA的绿色成核剂，具有显著的结晶能力。PLA复合材料的结晶度由1.07 %增加到32.87 %，且球晶颗粒变小、结晶速度提高。.（3）分别以邻菲罗啉（Phen）和三七总皂苷（PNS）为模板药物，采用乳化溶剂挥发法制备了Phen/PLA-IC4、PNS/PLA-IC4载药微球。PLA-IC4具有显著的释药性，无突释现象，较适宜应用于药物缓释材料。.（4）以PLA和γ-CD为原料，经超声共沉淀法制的PLA-IC，通过酰胺化反应制备PLA-IC-BH。通过ATRP反应制备了PLA-IC-PGMA。以上述两种改性包合物为助剂制备热塑性PLA基复合材料，对其性能、结构及流变性进行了研究。结果表明：相较于PLA，PLA基复合材料具有明显的增强增韧特征，结晶度、结晶速率有了较大提高，结晶时间明显缩减。PLA基材的网络结构的刚度、最大转矩和表观黏度明显提高。