快速評價(jià)醫(yī)用仿生膠粘劑的粘結(jié)強(qiáng)度

1 前言

醫(yī)用粘合劑包括用于粘合皮膚和內(nèi)臟器官的組織粘合劑，以及用于骨骼和牙齒骨組織的粘合劑的骨水泥。其彌補(bǔ)了傳統(tǒng)使用縫合器和縫合線接合組織方法的缺點(diǎn)，避免二次手術(shù)、疼痛小、無疤痕，因此被廣泛用于傷口粘合。

然而，由于迄今為止開發(fā)的粘合劑大部分是為了粘合軟組織而開發(fā)的，且其粘結(jié)力在潮濕的表面急劇下降。因此有必要開發(fā)可用于骨骼和牙齒等人體硬組織且不受水分干擾的粘合劑。

貽貝是生態(tài)系統(tǒng)中粘附力很強(qiáng)的生物體，它從體內(nèi)釋放一種帶有兒茶酚殘基的氨基酸，附著在巖石表面，即使在高鹽度或湍流海流中也不會掉落。本研究通過使用氧化劑控制兒茶酚衍生物的比例，合成新的聚合物粘合劑，從而控制其粘結(jié)強(qiáng)度和機(jī)械強(qiáng)度等性能。

2 樣品制備

膠粘劑：實(shí)驗(yàn)組-使用氧化劑控制兒茶酚衍生物的比例，合成新的聚合物粘合劑（請參見表1）；對照組-快干膠（Scotch®）。

支撐板：裁至合適大小的載玻片。

粘附體：Al，D10mm。

固化條件：40℃烘箱中干燥3h后，在室溫下放置24h。

3 結(jié)果與分析

表1 粘結(jié)強(qiáng)度測試

圖1共聚物粘結(jié)強(qiáng)度測試結(jié)果

表1顯示了每種共聚物和共混溶液的組成和數(shù)據(jù)。圖1是PDM、PDMC、PDH和PDS單獨(dú)進(jìn)行測試后的數(shù)據(jù)，分別為0.4673 MPa、0.8954 MPa、0.7578 MPa和0.9340 MPa，對照組 0.4810 MPa，其中，PDS的粘結(jié)強(qiáng)度是對照組的兩倍左右。將這些共聚物按不同比例配制并加入Pluronic® F127和陽離子，測定其粘結(jié)強(qiáng)度，結(jié)果如圖2和3所示。

圖2  4種共聚物（PDM/PDMC/PDH/PDS）混合物粘結(jié)強(qiáng)度測試結(jié)果

圖2為四種共聚物共混的數(shù)據(jù)，#1為四種共聚物的共混物，#2為四種共聚物與Pluronic® F127的共混物，#3為#2添加陽離子并共混的組成。#2的粘結(jié)強(qiáng)度為1.0356 MPa，與僅存在共聚物的#1相比，粘結(jié)強(qiáng)度有明顯提高。推測Pluronic® F127的成分和高分子鏈內(nèi)的兒茶酚基團(tuán)的氫鍵結(jié)合，從而提高粘結(jié)強(qiáng)度。在添加Pleuronic®F127和2價(jià)陽離子Ca²⁺、Mg²⁺后，#3的粘結(jié)強(qiáng)度反而降低至0.4375 MPa，不到#2的一半。推測陽離子與部分鍵位發(fā)生螯合作用，并與PDS的電荷相互影響，從而導(dǎo)致粘結(jié)強(qiáng)度降低。說明粘結(jié)劑需要適量的電荷，但過多會導(dǎo)致會因?yàn)殡姵饬Χ鴮?dǎo)致性能降低。

圖3  3種共聚物(（PDM/PDMC/PDH)混合物粘結(jié)強(qiáng)度測試結(jié)果

圖3是 PDM、PDMC 和 PDH 的混合物，將 PDM 和 PDMC 分別固定為1倍、將 PDH 的比例按照1-3的整數(shù)倍調(diào)整，并按需混配Pluronic® F127 和陽離子。#4，#7，#10與單獨(dú)測試共聚物（Fig.1）的數(shù)據(jù)相比，其粘結(jié)強(qiáng)度有所下降，但在混合了Pluronic® F127（#5，#8，#11）后，其粘結(jié)強(qiáng)度有所提高，并在混合陽離子（#6，#9，#12）后，其粘結(jié)強(qiáng)度有明顯的增加趨勢。如上所述，由于 Pluronic® F127 的成分與兒茶酚基團(tuán)的的氫鍵作用，這有助于提高粘附性。當(dāng)加入二價(jià)陽離子后，由于與兒茶酚基團(tuán)形成螯合絡(luò)合物，從而提高其粘附性。然而，隨著 PDH 比例的上升，粘結(jié)強(qiáng)度有降低的趨勢，作為PDH末端存在的羥基和氫鍵與臨近表面的相互作用強(qiáng)于共聚物的相互作用，或者說比重更大。

4 結(jié)論

經(jīng)檢測，4種共聚物的粘結(jié)強(qiáng)度值分別為：

1.PDM為0.4673 MPa，PDMC為0.8954 MPa，PDH為0.7578 MPa，PDS為0.9340 MPa， 4個(gè)共聚物的粘結(jié)強(qiáng)度與對照組0.4810MPa相近或更高。

2.在四個(gè)共聚物混合的情況下，與Plauronic® F127共混的#2最高，達(dá)到1.0356 MPa。

3.在混合三個(gè)共聚物的情況下，與Plauronic® F127和二價(jià)陽離子混合的#6最高，達(dá)到0.9940 MPa。