功能化电纺丝复合纳米纤维的制备及其在药物负载和环境分析中的应用

【摘要】随着社会发展,电纺丝复合纳米纤维已经成为当下研究的非常热的一类材料,通过电纺丝技术制备的无纺布纤维具有表面积大、孔隙率高等特点,使得电纺丝技术备受瞩目。目前电纺丝的研究已经从单组分纳米纤维过渡到不同材料与高分子材料的复合纳米纤维阶段,但就现在己报道的文献,功能化的复合纳米纤维的研究还并不多。有鉴于此,本文建立了新的功能化电纺丝复合纳米纤维和新的银纳米粒子与聚合物复合纳米纤维的制备方法,考察了其分别作为药物运输载体和表面增强拉曼基底的性能,探讨了其分别在生物医学和检测环境中污染物分析中的应用。具体研究内容包括以下三个方面：(1)通过在电纺丝技术中引入agar制备了Agar/PAN复合纳米纤维,并应用于药物的高效控制释放。亲水药物如氨苄青霉素(AMC)被成功的包封在agar中,形成的AMC/agar/PAN复合纳米纤维直径均匀、表面光滑。以革兰氏阴性大肠杆菌为模型,对药物的释放特性进行了研究,发现有缓慢释放的效果以及持久的抗菌活性。细胞毒性实验发现,所制备的Agar/PAN复合纳米纤维具有良好的生物相容性。Agar/PAN复合纳米纤维还表现出增强的热稳定性,我们认为在考虑聚合物和药物间的相容性时,文中建立的方法可以作为药物传输和控制释放领域的一种技术模型应用到生物医药领域中。(2)通过电纺PMAA/PVP溶液,通过原位还原的方法成功制备了负载AgNPs的复合纳米纤维,聚甲基丙烯酸(PMAA)的引入显著提高了银离子在聚合物中的吸附量,因为PMAA分子侧链带有丰富的羧基,它可以大量吸收银离子,因此使得在制备的复合纳米纤维中银纳米粒子的产率非常高。通过研究制备的AgNPs/PMAA/PVP复合纳米纤维膜的表面增强拉曼散射性质发现,以纳米纤维为载体的银纳米粒子可以更加显著增强拉曼信号,而不同光源制备的纳米纤维其表现出的表面增强拉曼光谱效果也不一样。(3)通过电纺丝技术电纺含有金属化合物和高聚物(Agar/PAN)的混合溶液,光照还原原位合成了AgNPs/agar/PAN复合纳米纤维,方法简单易行。在AgNO3/PAN体系中掺杂富含羟基的agar,显著提高了聚合物中Ag+的含量,可能的机理是agar的三维网状结构和其表面的羟基吸附大量的Ag+到聚合物溶液中。将AgNPs粒径均一、均匀分布的复合纳米纤维作为表面增强拉曼散射的基底,构建了一种灵敏、快速的检测孔雀石绿的新方法。表面增强拉曼散射的测试响应范围为0.1～100μmol/L(R2=0.9976),MG的最低检测限为0.1μmol/L。上述研究表明,将agar掺杂到PAN中制备得到的复合材料作为药物载体,具有更高的药物负载效率和更好的药物释放效果。由于agar的协同作用,使得亲水性药物负载到疏水性高聚物中成为药物运输体系一个新的补充。而以PMAA为吸附剂,原位合成制备的AgNPs/PMAA/PVP复合纳米纤维,操作简单,所得的AgNPs产率高、分散性好,改善了AgNPs负载到高聚物中的制备方法。由于PVP自身的亲水性,复合材料的应用受到一定限制,在agar掺杂体系的基础上,通过已建立的方法,制备得到AgNPs/agar/PAN复合纳米纤维,此材料保持了AgNPs良好分散性和高产的特点,且纳米纤维膜不溶于水,可作为表面增强拉曼散射的有效基底用于环境中有害物质的分析测定。以上实验结果表明,将功能化分子掺杂到聚合物中制备得到复合纳米纤维,极大地拓展了电纺丝复合材料的理论和应用研究范畴。对于制备方法而言,这些方法简单易行、效果良好,有利于进一步开发功能化的电纺丝复合纳米纤维。上述结果对深入认识功能化电纺丝的制备方法、金属纳米颗粒的独特结构和功能性质,以及进一步拓展其在分析化学等相关领域中的应用,具有重要的意义。
【作者】杨慧；
【导师】黄承志；
【作者基本信息】西南大学，分析化学，2014，硕士
【关键词】电纺丝；复合纳米纤维；药物递释；琼脂；银纳米粒子；表面增强拉曼散射；

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