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MME:兼具微通道与微孔相互连通结构的双重孔隙发泡薄膜的无溶剂制备

发布时间:2020-4-7 13:57:53         访问次数:1000

创新点

浙江大学许忠斌教授课题组及其合作者发展了一种新的无表皮层物理发泡方法,制备了兼具相互连通的微通道与微孔结构的双重孔隙材料。整个制备过程无溶剂,保持绿色无毒。所制备材料在组织工程、创伤修复、智能水处理、药物缓释等领域具有广阔的应用前景。


关键词

间歇发泡, 生物材料, 双重孔隙结构, 表皮层,微通道薄膜

1.微通道薄膜()及发泡微通道薄膜(右)

2.a)经封堵工艺后无表皮层的发泡后微通道结构及(b)未经封堵工艺有表皮层的发泡后微通道结构

具有大小、结构不同的两种互相连通孔隙结构的材料被称为双重孔隙材料。双重孔隙材料在组织工程、创伤修复、智能水处理、药物缓释等领域有着广阔的应用前景。特别地,兼具相互连通的微通道与微孔结构的材料与人体毛细血管、肾小管等组织器官有一定的结构相似性,故有望作为修复这些组织器官损伤的组织工程支架材料。超临界物理发泡是一种绿色高效的制备双重孔隙材料的方法,但物理发泡制备的材料其外表面常常出现一层不存在孔隙结构的“表皮层”。表皮层的存在会阻碍孔隙结构之间、孔隙结构与外界的相互连通,进而限制其应用。而现有报道的表皮层祛除方案,要么涉及有机溶剂的使用,要么对材料要求苛刻,要么无法应用于类似微通道内部等特殊微结构表皮层的去除。
针对兼具相互连通的微通道与微孔结构的双重孔隙材料制备及其微通道内表皮层祛除的问题,浙江大学许忠斌教授课题组及其合作者发展了一种新的物理发泡加工方法:首先以聚乳酸/PBS聚合物共混材料为原料,以精密挤出成型的方法制备内具微通道的薄膜材料-微通道薄膜(MCF),然后截取一段MCF后将其两段封堵,使其微通道壁面由外表面变为内表面,从而避免发泡过程中微通道内壁表皮层的产生。进一步结合微通道预加压工艺及发泡过程中工艺参数的调控,制备了微通道直径100–360 μm之间可控,发泡泡孔3–194 μm之间可控, 开孔率可达80% 的微通道与泡孔互通的发泡材料。微通道和泡孔成型加工中不涉及有机溶剂的使用,整个制备过程保持绿色无毒。采用的原料生物相容性好,具有可生物降解等优点。所制备材料双重孔隙结构中的微通道可利于快速传质,而其微孔结构则可供组织细胞附着生长,可用于药物储存与缓释、杂质过滤或吸附等环节,故有望在组织工程、药物缓释、水处理等领域得到广泛应用。




相关结果发表在Macromolecular Materials and Engineering (DOI: 10.1002/mame.201900768)上,文章第一作者为赵健翔


原文链接:

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/mame.201900768

 



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