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导电聚合物,又称导电高分子(ICPs),因其对电信号具有良好的响应,在药物控制释放领域被广泛的研究和应用。而ICPs由于自身掺杂率和掺杂种类有限,限制了载药量的提高和载药种类的扩大,导致其在药物控释领域的发展受到了阻碍。因其纳米结构具有高比表面积和电导率,能有效的提高药物的释放效率,近年来得到人们越来越多的关注。在众多ICPs中,聚吡咯(polypyrrole,PPy)具有高电导率、制备容易、生物相容性好及无毒无害等优点,使其成为药物控制释放领域应用最多的ICPs材料。网状结构的PPy纳米线是一典型的ICPs纳米结构材料,以此结构为药物载体的报道鲜少,但其线线间存在的孔隙无疑可以成为药物的储存空间。因此本文首次利用网状PPy纳米线中纳米和微米级别孔洞作为药物存储空间,成功制备了一种新型的基于网状PPy纳米线的药物控制释放体系并研究了其药物释放性能,探索了电刺激条件、材料形貌和性能对药物释放效率的影响。全文的主要研究内容和结果如下:
(1)采用一步电化学法,在金电极表面电聚合了网状PPy纳米线,在最优电化学合成条件聚合电流密度为0.477mA/cm2,聚合时间为1600s下合成了纳米线均一且相互交织的多孔网状结构。网状PPy纳米线具有高比表面积和电导性,经其修饰的电极电化学活性提高,阻抗下降,有利于药物控制释放。表面浸润性测试显示网状PPy纳米线超亲水性能和优良的亲脂性,为药物装载奠定了基础。
(2)选取5-三磷酸腺苷二钠盐(ATP)和地塞米松(Dex)作为释放药物模型,药物溶液滴加于网状PPy纳米线修饰的电极表面后,通过多孔网状结构渗透扩散到纳米线孔隙间,完成药物固载。
(3)采用气相沉积技术在干燥的真空环境中于载药的修饰电极表面合成另一层PPy膜(CVD-PPy膜),以防止药物泄漏。实验探讨了氧化剂的浓度、剂量和气相沉积温度对CVD-PPy膜形貌的的影响。实验结果表明氧化剂FeCl3无水乙醇溶液浓度为0.1M是最佳浓度,利用10μL、15μL和20μL的氧化剂剂量可得到不同厚度的CVD-PPy膜,最佳气相沉积温度为60℃。
(4)ICPs在氧化还原状态时伴随体积变化,利用这一特性,采用循环伏安技术作为药物电控制释放手段释放药物。研究不同的扫描速度和不同CVD-PPy膜厚度对药物释放效率的影响,实验结果显示扫描速度越快,药物释放量越高;CVD-PPy膜越厚,药物电刺激释放效率越低。