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研究生: 郭芝瑩
論文名稱: 聚癸二酸酐-聚丙二醇共聚物合成及在生醫材料上之應用
Synthesis and Application to Biomaterials of Poly(sebacic anhydride-co-propylene glycol)
指導教授: 朱一民
口試委員:
學位類別: 碩士
Master
系所名稱: 工學院 - 化學工程學系
Department of Chemical Engineering
論文出版年: 2003
畢業學年度: 91
語文別: 中文
中文關鍵詞: 聚酸酐生物相容性熔融縮合聚合藥物控制釋放表面侵蝕
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  • 在早年的研究當中,聚酸酐(polyanhydrides)分子為一種被應用於紡織工業的高分子材料;但是,因為這種材料在室溫環境下水氣安定性不佳的緣故,而限制了這種高分子材料於紡織工業上的應用。然而,這種材料的水解特性卻引起了許多研究生醫材料人員的高度重視;許多的研究人員將該種材料進行一連串的生物相容性測試,並將之應用於藥物控制釋放系統中,得到相當豐碩的結果。
    在這一系列的實驗當中,首先嘗試將sebacic acid此一雙酸單體酸酐化後,利用熔融縮合聚合(melt condensation)的方式合成Poly(sebacic acid)(PSA)此一聚酸酐分子。實驗中並嘗試以共聚合的方式添加入Poly(propylene glycol)(PPG),對所合成的聚酸酐分子進行改質,以提昇材料的親水性質及增加材料的應用範圍。

    由分析合成產物PSAPG的結果可以發現,無論添加多少比例的Poly(propylene glycol)對聚酸酐分子進行改質,其接上去的百分比都僅在3%左右;而且,隨著添加入的PPG的含量增加時,產率會明顯降低,推斷是由於pre-PSA會先形成一定長度的PSA鏈段,因而造成PPG不能完全與PSA鏈段作用的原因。在生物性測試方面:選擇利用人類包皮纖維母細胞(Human foreskin fibroblast)作為毒性測試細胞得到的實驗結果可以發現,PSAPG的生物毒性與PSA的差異性並不大,根據細胞存活的數目上來判斷,甚至有更優於PSA的生物相容性;由這個實驗結果可以證明,PSAPG這個分子降解出的PSA及PPG單體對人類包皮纖維母細胞而言並無太大的生物毒性。在模擬藥物控制釋放的試驗方面:實驗中利用所合成的聚酸酐分子PSA及經過改質的分子PSAPG包覆親水性模擬藥物--Brilliant blue G(BBG)與疏水性藥物—對硝基苯胺(pNA),將其模擬藥物釋放行為進行比較,可以發現,無論是利用PSA或PSAPG來包覆親水性模擬藥物BBG的釋放速率較高於包覆疏水性模擬藥物對硝基苯胺時的釋放速率;甚至可以發現當以PSAPG包覆疏水性模擬藥物時,包覆藥物含量在10%以下有穩定整個釋藥系統的作用,材料的降解速率會較慢;但是當包覆藥物量達15%時,則初期釋藥速率有增加的趨勢,推論可能是因為分散在表面的藥物濃度增高,導致藥物在釋出之後造成表面孔洞的增加所照成的結果。依照所得到的實驗數據,利用迴歸的方式推算出藥物釋出的方程式,提供此種材料日後應用於包覆藥物控制釋放時的參考。最後,利用掃描式電子顯微鏡(SEM)觀察經過降解實驗之PSAPG材料斷裂面後可以明顯發現,材料僅在接近表面的地方有呈現片狀剝離的現象,其內部結構仍然為緻密的情況,整體而言,仍然保有聚酸酐分子表面侵蝕(surface eroding)的特性。


    摘要 I 目錄 III 圖目錄 VI 表目錄 IX 第一章 緒論 1 第二章 文獻回顧 4 2.1 生物可分解性高分子簡介 4 2.1.1 生物可分解性高分子性質 6 2.1.2 生物可分解性高分子種類 6 2.2 聚酸酐簡介 7 2.2.1 聚酸酐的合成方法 9 2.2.2 聚酸酐的結構 13 2.2.3 聚酸酐的生物相容性及生物毒性 19 2.2.4 聚酸酐的材料分解行為 20 2.2.5 聚酸酐的應用 22 第三章 研究動機與目的 23 第四章 實驗藥品與方法 24 4.1 實驗儀器與藥品 24 4.1.1 實驗藥品 24 4.1.2 實驗儀器 25 4.2 實驗方法 27 4.2.1 雙酸單體合成聚酸酐的方法 27 4.2.2 醋酸酐結構、分子量及熔點的測定 29 4.2.3 溶液的配製 29 4.2.4 鑄模 30 4.2.5 生物毒性測試 31 4.2.6 PSA及PSAPG降解行為之探討 32 4.2.7 PSA及PSAPG模擬藥物控制釋放行為之探討 33 第五章 結果與討論 34 5.1 PSA與PSAPG結構鑑定 34 5.2 PSA與PSAPG分子量測定 36 5.3 PSA與PSAPG熔點測定 36 5.4 PSA與PSAPG生物毒性測試 37 5.5 PSA與PSAPG降解行為之探討 39 5.6 PSA與PSAPG模擬藥物控制釋放行為之探討 41 5.6.1 PSA與PSAPG包覆親水性藥物Brilliant Blue G(BBG)於 pH 7.4環境下模擬藥物控制釋放情形 41 5.6.2 PSA與PSAPG包覆親水性藥物Brilliant Blue G(BBG)於 pH 4.0環境下模擬藥物控制釋放情形 47 5.6.3 PSA與PSAPG包覆疏水性藥物p-Nitroaniline (pNA)於 pH 7.4環境下模擬藥物控制釋放情形 52 5.6.4 PSA與PSAPG包覆疏水性藥物p-Nitroaniline (pNA)於 pH 4.0環境下模擬藥物控制釋放情形 57 5.6.5 藥物釋出速率討論 64 第六章 結論 67 第七章 參考文獻 70 附錄A Poly(sebacic anhydride-co-propylene glycol)結構 75 附錄B 各檢量線圖及計算公式 76 附錄C 藥物結構 77

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