光聚合3D打印可降解材料
光聚合3D打印是一种具有高精度、可定制、速度快的增材制造成型方式，这些特点给了光聚合3D打印技术良好的前景，尤其在组织工程领域具有很好的优势。但是光聚合3D打印是由液体光敏树脂（通常是小分子或低聚物）通过光照交联聚合并逐层堆积而成，打印得到的模型无法降解，这对于一些应用场合，如组织工程、生物材料领域非常不利;而对于目前很多通过光聚合打印的物品，他们通常用于中间模型，比如用于齿科的模型（取代原有的石膏模型），只是短暂应用，转而成为废弃物。这些模型的后处理也必将成为重要问题。因此，开发一种可降解且可光聚合的3D打印树脂对于3D打印技术的发展与应用具有重要意义。 本课题合成了一种由氨基甲酸酯键、丙烯酸酯双键以及糖类衍生物组成的D-葡萄糖二内酯二甲基丙烯酸氨基甲酸酯(GDMA)。GDMA结构中的氨基甲酸酯键可在碱性条件下降解，且随着碱性的强度的不同，降解速率不同;结构中的丙烯酸酯键提供可光聚合官能团;糖类衍生物的内酯骨架不仅提供更好的生物相容性，并且内酯环状化合物给最终材料提供了很好的力学强度，而且内酯环本身在水中可以水解开环形成羧酸，为后续在生物体内的矿化提供了很好的结合位点。并将GDMA与HEMA共聚，制成了一种可降解且可光聚合3D打印的材料。具体成果如下: (1)通过对配方的设计以及材料的溶胀度、体积收缩、机械性能、热机械分析等测试，试验结果表明随着糖类衍生物交联剂的增加，材料的各项性能有显著提升，溶胀度最低为1.12，拉伸强度可以高达70MPa。 (2)材料的降解性能研究表明，材料在酸性环境中非常稳定，当pH值大于7时，材料表现出可降解性，且随着pH值的增加，降解速度增加。在pH值为7.5时，聚合物在10周降解了40％。 (3)通过钙离子与羧基螯合，中和由水解过程产生的羧基官能团，样品浸出液的毒性测试表明，通过钙离子螯合后阳性组细胞的生长状态远好于阴性组，这说明钙螯合后的可降解材料非常适合细胞生长。 (4)通过光聚合3D打印，得到了孔径为200微米的支架，相应的细胞共培养结果表明光聚合3D打印得到的聚GDMA-HEMA支架没有明显的毒性。
聚合树脂;氨基甲酸酯;甲基丙烯酸羟乙酯;光聚合3D打印;降解性能
北京化工大学
硕士
材料科学与工程
朱晓群
2019
中文
TQ325;TQ320.6
2019-10-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）