壳聚糖材料用于牙齿填充.docx

2015 年春季《壳聚糖生物材料创新实验》结课论文2015 SpringFinal Report of Innovation Experiments of Chitosan Based Biomaterials光固化壳聚糖聚乙烯醇材料用于牙齿填充创新实验摘要实验目的 制 备光 固化 壳聚 糖聚 乙烯醇 材料 ，探 究其机械强 度并 用于 牙齿 填充实验方法 制 备光 固化 壳聚 糖聚 乙烯醇 溶液 ，对 其进行光固 化， 对光 固化 后的材料进行硬度试验，探究对硬度的影响因素实 验 内 容 制 备 壳 聚 糖 聚 乙 烯 醇 复 合 溶 液测定材料光固化后的硬度 比较壳聚糖聚乙烯醇材料是否适合用于牙齿填充实验意义与创新性常用的牙齿填充材料如银汞合金、 玻璃离子水门汀、 复合树脂都 具有相应的缺点，比如粘黏性不好、 毒性大、 承受较大应力时磨 耗量过大等等 壳聚糖材料具有良好的抗菌性，现在探究其硬度 情况如何关 键 词 壳 聚 糖 ； 光 固 化 ； 硬 度 1、实验背景如今常用的牙齿填充材料主要是银汞合金、玻璃离子水门汀、复合树脂，银汞合金 特点硬度够高，耐磨性好，粘黏性不好(细菌进入牙齿再次病变)，毒性较大，玻璃离 子水门汀物料强度较低、容易耗损、不耐用，复合树脂聚合收缩和承受较大应力时磨耗 量过大，不能吃过硬的东西。

2、实验原理2.1 紫外光固化技术紫 外 光 固 化 技 术 [1]UV 固 化 技 术 是 指 在 适 当 波 长 和 光 强 的 紫 外 光 照 射 下 ，光 固 化 树 脂 体系中的光引发剂吸收辐射能后形成活性基团，进而引发体系中含不饱和双键或含环氧 基团的物质间的化学反应(主要是各类聚合反应)，形成交联的立体网络结构的高分子 聚合物UV固化技术以其高效、节能、无污染、物理性能好等优点而成为世界经济领 域内高速发展的技术光引发聚合反应主要包括光引发自由基聚合和光引发阳离子聚合，所以 UV 固化按 照其固化的机理可以分为 UV 自由基固化机理和 UV 阳离子固化机理 自由基聚合原理 如下：(1) AB ° - h V f AB*光引发剂吸收能量而激发(2) AB* f AB发出荧光和磷光( 3)AB° +AB* fAB° +AB* 能量转移(4) AB* f A・+B •形成自由基引发聚合，即链增加2015 年春季《壳聚糖生物材料创新实验》结课论文2015 SpringFinal Report of Innovation Experiments of Chitosan Based BiomaterialsUV阳离子固化是UV辐射产生强质子酸，它们能在图层中迁移或扩散，催化加成聚 合。

阳离子固化不受氧的影响， 但是阳离子固化会受高温环境和配方组分存在亲核成分 的不良影响， 阳离子组分具有自由基组分很难达到的优良附着力阳 离 子 聚 合 原 理 如 下 ：(1) Ar3S + X —f h V f [Ar3S + X — ]*(2) [Ar3S + X — ]*f Ar2S + +Ar*+X —3) Ar S＋+BHfAr S＋H+B*24) Ar S ＋ Hf H＋+Ar S25)BHAr—芳基，BH—质 子给与体，X—BF, I5F6. SbF6. AsF6.2.2 硬 度实验原 理硬度试验是材料机械性能试验中最简单、迅速和较易实施的方法,是检验产品质量、 确定材料特性的主要手段之一由于硬度试验是非破坏性试验,在材料特性试验中的强 度、刚度、耐摩性等大量机械特性参数都需用硬度参数换算,因此,硬度是非常重要的材 料机械特性,在生产和科研中得到了广泛的应用洛氏硬度基本原理：在规定条件下，将洛氏硬度计压头（金刚石圆锥、钢球或硬质合 金球）分 2 个步骤压入试样表面卸除主试验力后， 在初试验力下测量压痕残余深度 h 以 压 痕 残 余 深 度 h 代 表 硬 度 的 高 低 。

3、实验材料与仪器3.1 实 验材料壳聚糖溶液， 冰醋酸， 聚乙烯醇-124， 聚乙烯醇-1788 ， 戊二醛， 聚乙烯醇-17893.2 实验 仪器JA-5003 型电子天平， QTS-25 Texture Analyser ， HHS 型电热恒温水浴槽4、实验步骤2015 年春季 《壳聚糖生物材料创新实验》结课论文2015 Spring Final Report of Innovation Experiments of Chitosan BasedBiomaterials4・1制备样品称取l.Og壳聚糖(Cs)于烧杯中,加人80mL稀醋酸溶液，溶解后加入6.0g聚乙烯醇一 224(PVA-124),80 °C搅拌溶解,冷却后加人20mol 0.426mol/L 的戊二醛(GA)溶液,充分搅拌 后于50 C恒温反应lh,得壳聚糖/聚乙烯醇(Cs/PVA)水溶液4・2 光固化壳聚糖 /聚乙烯醇溶液将溶液放入事先准备好的容器中，使用UV光固化机，调整光固化时间，进行溶液的 光固化处理4・3 测定 材料的硬 度4・3・1 实验步 骤将 QTS-25 TextuerAnalyser 上的圆柱形探头(直径为 6mm) 置于凝胶表面,以 15cm/s 的速度下降,当圆柱形探头下降6mm时测得凝胶硬度(H)。

4・3・2 实验 介绍设计一组正交实验以探讨合成条件如聚乙烯醇与壳聚糖的质量比、溶剂醋酸溶液量 和交联剂戊二醛的浓度对壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶硬度的影响5、实验数据序号PVA : CsIIAc.mLGA,mul/L硬度H kPa12KO0. 21339, 706Z2yo0. 3206. 589321000, 42617. 1664480CL 32049. 24654900. 42634. 678641000.2132. 2547680a 426132. 64386900.21317. 339961000. 3207* 398kiEl. 15473. 86516.45328. 72519. 53521.078站52.4608. 93961. 496R33. 73464. 92650.418表 1 正 交 实 验 结 果2015 年春季 《壳聚糖生物材料创新实验》结课论文2015 Spring Final Report of Innovation Experiments of Chitosan BasedBiomaterials6、结果分析正交实验结果表明,高硬度凝胶的最佳合成条件为a3B]C3,即聚乙烯醇与壳聚糖的质 量比为6,溶剂醋酸溶液用量为80mL,交联剂戊二醛的浓度为0.426mol/L,制得的凝胶硬度 为132.643Pka;因素影响主次为二B>C>A,即溶剂醋酸溶液体积对凝胶硬度影响最大,其次 是交联剂戊二醛浓度,影响最小的是聚乙烯醇与壳聚糖的质量比。

7、未解决的问题及实验反思（1） 实验中即使找到了使壳聚糖硬度最佳的聚乙烯醇与壳聚糖的质量比，但这样的 硬度还是无法达到耐磨性较好的牙齿填充材料的硬度要求2） UV 光固化中使用的光固化剂、交联剂的生物相容性还未可知3） 尽管壳聚糖/聚乙烯醇凝胶的硬度不够，但是我们可以利用 3D 打印技术制备短 期暂时性的牙齿填充材料参考文献[1] 习兆银. 紫外光固化高性能树脂体系的研究.[2] 吴国杰. 壳聚糖/聚乙烯醇水凝胶的硬度研究.[3] 魏杰，金养智.光固化涂料[M].北京：化学工业出版社，2005 : 1.[4] 姚康德,尹玉姬,成国翔,等.壳聚糖基聚合物的生物医学研究进展[J].高技术通 讯,1998,8（9）:55。