快速評價醫用仿生膠粘劑的粘結強度

1 前言

醫用粘合劑包括用于粘合皮膚和內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。其彌補了傳統使用縫合器和縫合線接合組織方法的缺點，避免二次手術、疼痛小、無疤痕，因此被廣泛用于傷口粘合。

然而，由于迄今為止開發的粘合劑大部分是為了粘合軟組織而開發的，且其粘結力在潮濕的表面急劇下降。因此有必要開發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。

貽貝是生態系統中粘附力很強的生物體，它從體內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，從而控制其粘結強度和機械強度等性能。

2 樣品制備

膠粘劑：實驗組-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 結果與分析

表1 粘結強度測試

圖1共聚物粘結強度測試結果

表1顯示了每種共聚物和共混溶液的組成和數據。圖1是PDM、PDMC、PDH和PDS單獨進行測試后的數據，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的粘結強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，測定其粘結強度，結果如圖2和3所示。

圖2  4種共聚物（PDM/PDMC/PDH/PDS）混合物粘結強度測試結果

圖2為四種共聚物共混的數據，#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的粘結強度為1.0356 MPa，與僅存在共聚物的#1相比，粘結強度有明顯提高。推測Pluronic® F127的成分和高分子鏈內的兒茶酚基團的氫鍵結合，從而提高粘結強度。在添加Pleuronic®F127和2價陽離子Ca²⁺、Mg²⁺后，#3的粘結強度反而降低至0.4375 MPa，不到#2的一半。推測陽離子與部分鍵位發生螯合作用，并與PDS的電荷相互影響，從而導致粘結強度降低。說明粘結劑需要適量的電荷，但過多會導致會因為電斥力而導致性能降低。

圖3  3種共聚物(（PDM/PDMC/PDH)混合物粘結強度測試結果

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的整數倍調整，并按需混配Pluronic® F127 和陽離子。#4，#7，#10與單獨測試共聚物（Fig.1）的數據相比，其粘結強度有所下降，但在混合了Pluronic® F127（#5，#8，#11）后，其粘結強度有所提高，并在混合陽離子（#6，#9，#12）后，其粘結強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的的氫鍵作用，這有助于提高粘附性。當加入二價陽離子后，由于與兒茶酚基團形成螯合絡合物，從而提高其粘附性。然而，隨著 PDH 比例的上升，粘結強度有降低的趨勢，作為PDH末端存在的羥基和氫鍵與臨近表面的相互作用強于共聚物的相互作用，或者說比重更大。

4 結論

經檢測，4種共聚物的粘結強度值分別為：

1.PDM為0.4673 MPa，PDMC為0.8954 MPa，PDH為0.7578 MPa，PDS為0.9340 MPa， 4個共聚物的粘結強度與對照組0.4810MPa相近或更高。

2.在四個共聚物混合的情況下，與Plauronic® F127共混的#2最高，達到1.0356 MPa。

3.在混合三個共聚物的情況下，與Plauronic® F127和二價陽離子混合的#6最高，達到0.9940 MPa。