快速评价医用仿生胶粘剂的粘结强度

1 前言

医用粘合剂包括用于粘合皮肤和内脏器官的组织粘合剂，以及用于骨骼和牙齿骨组织的粘合剂的骨水泥。其弥补了传统使用缝合器和缝合线接合组织方法的缺点，避免二次手术、疼痛小、无疤痕，因此被广泛用于伤口粘合。

然而，由于迄今为止开发的粘合剂大部分是为了粘合软组织而开发的，且其粘结力在潮湿的表面急剧下降。因此有必要开发可用于骨骼和牙齿等人体硬组织且不受水分干扰的粘合剂。

贻贝是生态系统中粘附力很强的生物体，它从体内释放一种带有儿茶酚残基的氨基酸，附着在岩石表面，即使在高盐度或湍流海流中也不会掉落。本研究通过使用氧化剂控制儿茶酚衍生物的比例，合成新的聚合物粘合剂，从而控制其粘结强度和机械强度等性能。

2 样品制备

胶粘剂：实验组-使用氧化剂控制儿茶酚衍生物的比例，合成新的聚合物粘合剂（请参见表1）；对照组-快干胶（Scotch®）。

支撑板：裁至合适大小的载玻片。

粘附体：Al，D10mm。

固化条件：40℃烘箱中干燥3h后，在室温下放置24h。

3 结果与分析

表1 粘结强度测试

图1共聚物粘结强度测试结果

表1显示了每种共聚物和共混溶液的组成和数据。图1是PDM、PDMC、PDH和PDS单独进行测试后的数据，分别为0.4673 MPa、0.8954 MPa、0.7578 MPa和0.9340 MPa，对照组 0.4810 MPa，其中，PDS的粘结强度是对照组的两倍左右。将这些共聚物按不同比例配制并加入Pluronic® F127和阳离子，测定其粘结强度，结果如图2和3所示。

图2  4种共聚物（PDM/PDMC/PDH/PDS）混合物粘结强度测试结果

图2为四种共聚物共混的数据，#1为四种共聚物的共混物，#2为四种共聚物与Pluronic® F127的共混物，#3为#2添加阳离子并共混的组成。#2的粘结强度为1.0356 MPa，与仅存在共聚物的#1相比，粘结强度有明显提高。推测Pluronic® F127的成分和高分子链内的儿茶酚基团的氢键结合，从而提高粘结强度。在添加Pleuronic®F127和2价阳离子Ca²⁺、Mg²⁺后，#3的粘结强度反而降低至0.4375 MPa，不到#2的一半。推测阳离子与部分键位发生螯合作用，并与PDS的电荷相互影响，从而导致粘结强度降低。说明粘结剂需要适量的电荷，但过多会导致会因为电斥力而导致性能降低。

图3  3种共聚物(（PDM/PDMC/PDH)混合物粘结强度测试结果

图3是 PDM、PDMC 和 PDH 的混合物，将 PDM 和 PDMC 分别固定为1倍、将 PDH 的比例按照1-3的整数倍调整，并按需混配Pluronic® F127 和阳离子。#4，#7，#10与单独测试共聚物（Fig.1）的数据相比，其粘结强度有所下降，但在混合了Pluronic® F127（#5，#8，#11）后，其粘结强度有所提高，并在混合阳离子（#6，#9，#12）后，其粘结强度有明显的增加趋势。如上所述，由于 Pluronic® F127 的成分与儿茶酚基团的的氢键作用，这有助于提高粘附性。当加入二价阳离子后，由于与儿茶酚基团形成螯合络合物，从而提高其粘附性。然而，随着 PDH 比例的上升，粘结强度有降低的趋势，作为PDH末端存在的羟基和氢键与临近表面的相互作用强于共聚物的相互作用，或者说比重更大。

4 结论

经检测，4种共聚物的粘结强度值分别为：

1.PDM为0.4673 MPa，PDMC为0.8954 MPa，PDH为0.7578 MPa，PDS为0.9340 MPa， 4个共聚物的粘结强度与对照组0.4810MPa相近或更高。

2.在四个共聚物混合的情况下，与Plauronic® F127共混的#2最高，达到1.0356 MPa。

3.在混合三个共聚物的情况下，与Plauronic® F127和二价阳离子混合的#6最高，达到0.9940 MPa。