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PELA的合成工艺优化及超细纤维与微球制备技术研究

一、引言

1.1研究背景与意义

在生物医学领域，材料的性能对治疗效果和患者康复起着至关重要的作用。聚乳酸（PLLA）凭借其良好的生物相容性、低免疫原性和生物降解性，成为了生物材料研究的焦点。然而，PLLA较强的疏水性使其在担载药物或生长因子时包封率较低，限制了其在药物递送等方面的应用。

亲水性的聚乙二醇（PEG）无毒，与PLLA可形成嵌段共聚物（PELA）。通过改变共聚物的组成，能够调控PELA的亲/疏水性。PEG的引入不仅提高了分子链的柔性，还有效调节了其力学性能和表面性能，使得PELA更适合应用于药物释放及组织工程等领域。在药物释放系统中，PELA可以作为药物载体，实现药物的缓释和靶向递送，提高药物的疗效并降低毒副作用。在组织工程方面，PELA可用于构建组织工程支架，为细胞的黏附、增殖和分化提供合适的微环境，促进组织的修复和再生。

超细纤维和微球作为PELA的两种重要应用形式，具有独特的性能和优势。超细纤维具有高比表面积、良好的力学性能和生物相容性，可模拟细胞外基质的结构，促进细胞的生长和组织的修复，在伤口敷料、组织工程支架等方面具有广阔的应用前景。例如，在伤口愈合过程中，PELA超细纤维膜可以提供物理屏障，防止细菌感染，同时促进细胞的迁移和增殖，加速伤口愈合。微球则具有良好的药物包封和缓释性能，可作为药物载体用于疾病的治疗，提高药物的稳定性和生物利用度。如载药PELA微球能够将药物包裹在微球内部，实现药物的缓慢释放，延长药物的作用时间。因此，研究PELA的合成及其超细纤维和微球的制备具有重要的现实意义，有望为生物医学领域的发展提供新的材料和技术支持。

1.2国内外研究现状

国内外学者对PELA的合成、超细纤维和微球的制备进行了广泛而深入的研究。在PELA合成方面，主要采用开环聚合法，以辛酸亚锡（Sn(Oct)?）为催化剂，单甲氧基聚乙二醇（mPEG）为共引发剂引发L-丙交酯（L-LA）开环聚合。通过调控mPEG与L-LA的投料比，可以有效控制PELA的相对分子质量。研究表明，随着mPEG组分含量或链段长度的增加，共聚物的亲水性增强，但其玻璃化转变温度（Tg）、结晶温度（Tcc）和熔点（Tm）有所降低。

对于PELA超细纤维的制备，静电纺丝法是常用的方法之一。通过普通电纺可制备PELA超细纤维，还可通过乳液电纺和同轴电纺得到以水溶性聚氧化乙烯（PEO）为芯、PELA为壳的芯/壳结构复合超细纤维（E-PEO/PELA和C-PEO/PELA）。扫描电镜和透射电镜分析显示，这些电纺纤维形貌良好，E-PEO/PELA和C-PEO/PELA超细纤维具有明显的芯/壳结构。随着PELA中mPEG含量的增加，电纺PELA纤维膜的吸水率增强，而乳液电纺和同轴电纺制备的PEO/PELA芯/壳结构超细纤维膜的亲水性均优于PELA超细纤维膜。

在PELA微球的制备上，常用的方法有透析法、复乳溶剂蒸发法等。应用透析法制备的PELA聚合物微球形状规则，随着PLLA链长的增加，微球平均直径减小；动态光散射仪测试表明，mPEG相对分子质量从750增加到2000时，微球平均粒径从517nm增大到998nm。采用复乳溶剂蒸发法制备超顺磁性异烟肼聚乙二醇-聚乳酸共聚物微球时，通过考察均质机转速、内水相与油相体积比、PELA浓度等因素对微球的影响，优化了制备工艺，使微球具有良好的缓释功能，且外加振荡磁场能显著提高微球中药物的释放。

然而，当前研究仍存在一些问题和不足。在合成过程中，反应条件的精确控制和产物的纯化工艺仍有待进一步优化，以提高产物的质量和产率。对于超细纤维和微球的制备，如何更好地控制其尺寸、形貌和结构的均匀性，以及如何进一步提高其性能和功能，仍是研究的重点和难点。在PELA材料的应用研究方面，虽然在药物释放和组织工程等领域取得了一定进展，但仍需要深入研究其在体内的生物相容性、降解机制和长期安全性等问题，以推动其临床应用。

1.3研究内容与方法

本研究将围绕PELA的合成工艺优化、超细纤维和微球的制备展开。在PELA合成工艺方面，系统研究催化剂用量、反应温度、反应时间以及mPEG与L-LA的投料比等因素对PELA结构和性能的影响，通过正交实验等方法优化合成工艺，以获得具有预期结构和性能的PELA共聚物。

在PELA超细纤维制备上，采用静电纺丝法，研究纺丝溶液浓度、电压、流速等工艺参数对超细纤维形貌、直径和性能的影响，探索制备形貌良好、性能优异的PELA超细纤维的最佳工艺条