聚己内酯材料的改性及在3D打印中的应用

PCL聚己内酯自20世纪60年代以来，聚己内酯以其优越的可生物降解性和记忆性，开始得到了广泛关注，其相关的研究也得到了迅速的发展。

由于其结构特性使其具有很好的柔韧性和加工性，同时这种材料具有很好的生物相容性。

这种结构特点，一方面使其具有了形状记忆性，具有出事形状的制品，经形变固定后，通过加热等外部条件的刺激手段的处理，又可使其恢复原始初始形状的现象。

另一方面，该材料与淀粉等物质共混，可制得完全生物降解材料。

目前这两方面的特性在很多领域得到应用，尤其是在医疗方面，如胶带、绷带、矫正器、缝合线、药物释放剂等。

1 PCL的结构性能PCL是一种半结晶型聚合物，由?-己内酯用钛催化剂、二羟基或三羟基引发剂开环聚合制得结构为[CH2-(CH2)4-COO]n的聚酯。

分子量较低的无色结晶固体。

其熔点为59～64℃，玻璃化温度为-60℃。

其结构重复单元上有5个非极性亚甲基—CH2和一个极性酯基—COO—，即—（COO—CH2CH2CH2CH2CH2CH2——）Pn。

因此在自然界中酯基结构易被微生物或酶分解，最终产物为CO2和H2O。

PCL的形状记忆功能主要来源于材料内部存在不完全相容的两相：保持成型制品形状的固定相和随温度变化会发生软化——硬化可逆变化的可逆相。

固定相在回复应力的作用下，将使制品恢复到初始形状。

2 PCL的发展以及广泛应用PCL具有良好的热塑性和成型加工性，可采用挤出、吹塑几注塑等方法制成纤维、薄片、片材等，用做手术缝合线、医疗器材和食品包装材料等。

另外，聚己内醋具有生物降解性、药物透过性、生物相容性以及原料易得等优点，被广泛用作生物降解性控释载体的研究。

中国协和医科大学生物医学工程研究所用的聚己内醋制成长效抗生育埋植剂CaproF。

他们对CaproF体外、体内药物释放动力学和药代动力学的研究证明了它具有长期稳定释放药物的作用，在体内可维持两年稳定的血药浓度。

同样，聚己内醋也广泛应用于微包囊药物制剂。

pcl聚己内酯粉用途PCL聚己内酯粉是一种聚合物材料，常用于各种应用领域，具有广泛的用途。

在本文中，将介绍PCL聚己内酯粉的用途，并详细讨论其在医疗、包装、建筑和纺织等领域中的应用。

1.医疗应用：PCL聚己内酯粉在医疗领域中得到广泛应用。

其生物相容性良好，可以被人体组织所接受，同时具有可降解性。

因此，PCL聚己内酯粉常用于医疗领域中制作缝合线、缝合器、骨填充材料和缓释药物递送系统等。

这些应用使得医疗器械更安全、更可靠，并促进了人体组织的快速愈合。

2.包装应用：PCL聚己内酯粉广泛应用于包装领域。

其可塑性和机械性能使得PCL聚己内酯成为一种理想的包装材料。

PCL聚己内酯粉可以制成薄膜和塑料袋，被用于食品、药品和其他消费品的包装。

它具有出色的柔韧性和抗撕裂性能，可以有效保护包装物品并增加其寿命。

3.建筑应用：PCL聚己内酯粉在建筑领域中也有重要的应用。

它可以被用作建筑材料的添加剂，改变材料的性能和特性。

例如，PCL聚己内酯粉可用于改善混凝土的耐久性和韧性。

通过在水泥中添加PCL聚己内酯粉，可以提高混凝土的弯曲强度，延长其使用寿命。

此外，PCL聚己内酯粉还可以用于涂料、密封材料和胶粘剂等建筑材料的改良。

4.纺织应用：另一个重要的应用领域是纺织业。

PCL聚己内酯粉具有良好的可染性和可编织性，是一种理想的纺织原料。

它可以被制成纤维和纺织品，被用于制作服装、袋子和地毯等。

与传统的纺织材料相比，PCL聚己内酯粉制成的纺织品具有更好的弹性和柔软性，同时还可以抗细菌和防腐。

总结起来，PCL聚己内酯粉具有广泛的用途。

在医疗领域中，它被用于制造医疗器械和药物递送系统。

在包装领域中，它被用于制造食品和药品包装材料。

在建筑领域中，它可以改善建筑材料的性能。

在纺织业中，它被用于制作各种纺织品。

随着科学技术的不断发展，PCL聚己内酯粉的用途还将不断扩展，为各个领域带来更多好处。

聚己内酯基骨组织工程支架的制备和性能聚己内酯基骨组织工程支架的制备和性能摘要骨组织工程是一种将生物材料与细胞工程相结合的新兴领域，旨在修复和再生骨组织。

聚己内酯(PCL)作为一种具有良好生物相容性和生物降解性的聚合物，广泛用于骨组织工程。

本文综述了聚己内酯基骨组织工程支架的制备方法、物理性能和生物性能。

1. 引言骨组织损伤和骨缺损在临床中是常见的问题，传统的治疗方法存在一些局限性，骨组织工程是一种有前景的解决方案。

骨组织工程利用生物材料和细胞工程技术培养新骨组织，可以实现骨缺损的修复和再生。

聚己内酯作为一种具有优异生物相容性和生物降解性的聚合物，被广泛用于骨组织工程。

2. 聚己内酯基骨组织工程支架的制备方法2.1 目前常用的聚己内酯基骨组织工程支架制备方法主要包括溶液浇注法、溶液纺丝法和三维打印法。

2.1.1 溶液浇注法：将聚己内酯溶液倒入预先制备好的模具中，在一定的温度和湿度条件下静置固化，制备出具有一定形状和尺寸的支架。

2.1.2 溶液纺丝法：将聚己内酯溶液注入注射器中，通过控制流速和喷嘴温度，将溶液喷射到旋转的收集器上，使其形成纤维状结构，最后得到纤维支架。

2.1.3 三维打印法：使用聚己内酯粉末或溶液作为材料，在三维打印机中按照设计的模型进行层层堆叠，通过控制喷头的运动和材料的喷射，实现支架的制备。

3. 聚己内酯基骨组织工程支架的物理性能3.1 具有良好机械性能：聚己内酯基支架具有适当的强度和韧性，能够承受体内的力学负荷。

3.2 具有良好的孔隙结构：支架内的孔隙结构可以提供细胞附着和生长的环境，促进新骨组织的形成。

3.3 具有适宜的降解速率：聚己内酯在体内可以逐渐降解并释放出生物活性物质，促进骨再生。

4. 聚己内酯基骨组织工程支架的生物性能4.1 生物相容性：聚己内酯具有良好的生物相容性，对周围组织无毒副作用。

4.2 诱导骨细胞增殖和分化：聚己内酯支架能够提供适宜的物理和化学特性，促进骨细胞的增殖和分化，进而促进骨再生。

3D打印含镁聚己内酯支架修复大鼠颅骨缺损李筱叶;李强;戴卓;丁梦;董衡;董强生;白晶;牟永斌【期刊名称】《口腔疾病防治》【年(卷),期】2024(32)4【摘要】目的评价3D打印含镁(Mg)聚己内酯(polycaprolactone,PCL)支架在大鼠颅骨缺损模型中的骨修复效果。

方法通过3D打印技术制备掺杂Mg微粒的PCL支架,以纯PCL支架为对照组,用扫描电镜(scanning electron microscopy,SEM)观察两种支架的表面形貌,用能谱分析仪(energy dispersive spectroscopy,EDS)分析表面元素成分,并通过接触角仪和电子万能试验机对其材料学性能进行表征。

此外,将PCL-Mg支架浸入磷酸盐缓冲液中,连续28 d检测镁离子的释放行为。

本研究已通过单位伦理委员会审查批准。

建立SD大鼠颅骨临界尺寸缺损模型,根据植入支架材料不同,15只SD大鼠分为3组:PCL组、PCL-Mg 组和对照组(未作处理),每组5只。

术后4周和8周进行micro-CT扫描检测分析,并在8周后获取颅骨缺损区样本及大鼠主要脏器进行组织学染色。

结果通过3D 打印技术制备掺杂Mg微粒的PCL支架孔径为(480±25)μm,纤维直径为(300±25)μm,孔隙率约为66%。

PCL-Mg支架含Mg 1.0 At%,表明Mg微粒的成功掺杂。

PCL-Mg支架的接触角为68.97°±1.39°,压缩模量为(57.37±8.33)MPa,相较PCL支架显示出更好的润湿性和机械强度。

在术后4~8周的观察期内,与对照组及PCL组相比,在PCL-Mg组大鼠颅骨缺损区观察到最佳的新生骨形成,其骨再生指标新生骨体积、骨体积分数、骨表面积、骨表面积组织体积比、骨小梁厚度、骨小梁数和骨矿物密度均显著优于对照组、PCL组。

另外,H&E染色、Glodner染色和VG染色结果显示PCL-Mg组诱导较多的矿化新生骨形成,同时主要脏器H&E染色提示良好的生物安全性。

3D打印聚乳酸的改性研究与应用进展郑思铭;李蔚;杨函瑞;陈松;魏取福【期刊名称】《材料导报》【年(卷),期】2024(38)8【摘要】聚乳酸(PLA)是一种生物可降解热塑性聚酯,是极有前景的生物基可降解材料之一。

PLA具有优异的力学性能、良好的可塑性及生物相容性,是理想的3D 打印材料。

3D打印PLA材料在多个领域尤其是医用方面有巨大的潜力。

然而,PLA 固有的脆性和较差的耐热、耐水解性限制了它的应用范围。

近年来,学者对3D打印PLA的改性进行了大量研究。

本文归纳了3D打印PLA的研究进展,分别从共混改性、复合改性、立构复合、涂层法和化学改性这几方面讨论了提高材料性能的原理与方法,并对相关性能进行了分析对比。

共混法虽然简单易操作,但不利于材料的均匀化,且有时改性效果不够明显。

复合改性向PLA中加入碳基添加剂、金属添加剂、植物纤维等填料,改性同时可赋予3D打印PLA更多功能,但易出现界面不相容等问题。

此外,还有立构复合、涂层法、化学改性等新方法具有重要的研究价值。

在此基础上,结合目前3D打印PLA在实际应用中的发展情况,分析了3D打印PLA 仍存在的问题,对3D打印PLA未来的研究方向进行了展望。

【总页数】10页(P252-261)【作者】郑思铭;李蔚;杨函瑞;陈松;魏取福【作者单位】江南大学纺织科学与工程学院;江苏苏丝丝绸股份有限公司【正文语种】中文【中图分类】TQ323.41【相关文献】1.用于3D打印的改性聚乳酸丝材的制备与研究2.聚乳酸材料在3D打印中的研究与应用进展3.聚乳酸/有机蒙脱土改性复合材料3D打印工艺的研究4.聚乳酸/聚(3-羟基丁酸-co-3-羟基戊酸酯)共混材料3D打印线材改性研究5.3D打印聚乳酸复合材料的改性研究进展因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

聚己内酯分子式聚己内酯（polycaprolactone，PCL）是一种聚酯类高分子材料，其分子式为（C6H10O2）n。

它是一种白色结晶固体，具有低毒性、生物相容性和可降解性等优点，在医学、食品包装、纺织品和3D 打印等领域有广泛的应用。

聚己内酯是由己内酯单体（ε-己内酯）聚合得到的。

己内酯是一种环状酯化合物，其分子结构中包含一个六元的环状酯基团。

在聚合反应中，己内酯单体发生开环聚合反应，形成聚己内酯高分子链。

由于己内酯分子结构中含有酯键，聚己内酯高分子链之间可以通过酯键相互连接，形成三维网络结构。

聚己内酯的分子量可通过调节反应条件和单体用量来控制。

一般情况下，聚己内酯的分子量较低，其链长较短，可用于制备软质材料和涂层等应用；而分子量较高的聚己内酯则可用于制备坚硬和耐用的材料，如3D打印材料和生物医用材料。

聚己内酯具有良好的可加工性和热塑性，可通过热压、注塑、吹塑等方法加工成各种形状的制品。

此外，聚己内酯还可以与其他材料进行共混，以改善其性能。

例如，与聚乳酸（PLA）共混可以得到生物降解性更好的材料，与聚乙烯醇（PVA）共混可以得到更好的可拉伸性。

聚己内酯具有良好的生物相容性和生物可降解性，因此在医学领域有广泛的应用。

例如，聚己内酯可以用于制备缝合线、缝合针和骨折固定板等医疗器械。

由于聚己内酯在体内可以逐渐降解，不会引起长期的组织刺激和排异反应，因此被广泛应用于生物可降解的缝合线和缝合针。

此外，聚己内酯还可以用于制备药物缓释系统，通过控制聚己内酯的降解速率，实现药物的缓慢释放。

聚己内酯还可以用于食品包装材料。

由于聚己内酯具有良好的耐油性和耐热性，可以用于制备食品包装膜和容器。

与传统的聚乙烯、聚丙烯等塑料相比，聚己内酯具有较低的迁移性和较好的耐高温性能，可以有效保护食品的质量和安全。

聚己内酯还可以用于纺织品领域。

聚己内酯纤维具有良好的柔软性、耐磨性和耐酸碱性能，可以用于制备高品质的纺织品。

聚己内酯纤维可以与其他纤维进行混纺，以改善纺织品的性能。

生物降解材料聚己内酯的研究与应用前景生物降解材料聚己内酯（Polycaprolactone, PCL）是一种重要的可降解聚合物材料，具有广泛的研究与应用前景。

在过去的几十年里，PCL已被广泛研究，并在医疗、包装、纺织品、环境保护等众多领域得到了应用。

首先，PCL在医疗领域具有广阔的应用前景。

由于其良好的生物相容性和生物降解性质，PCL可以用于制备各种医学器械，如缝合线、骨修复材料、人工关节、药物缓释系统等。

事实上，PCL和其他材料的复合材料在骨组织工程、脑血管支架、组织修复等方面已经得到了广泛的应用研究，并在医疗领域展示了巨大的潜力。

其次，PCL在包装领域也有着重要的应用前景。

传统的塑料包装材料对环境造成的污染问题越来越严重，而PCL作为可降解的材料，可以有效减少塑料污染。

目前，PCL已经开始应用于食品包装、药品包装等领域。

相比于传统塑料，PCL包装材料更加环保，降解期间不会释放有害物质，并且在自然环境中会分解成无害物质。

此外，PCL还有着广泛的应用前景在纺织品行业。

PCL纤维具有良好的抗菌性能，可以应用于制备抗菌纺织材料，如医用绷带、医疗面膜等。

同时，PCL纤维还具有良好的拉伸强度和防水性能，可以用于制备高强度的纺织品，如帐篷、绳索等。

此外，PCL纤维还可以通过掺杂其他功能性物质，如纳米颗粒、药物等，使得纤维具备更多的应用特性。

最后，PCL在环境保护领域也具有潜在的应用前景。

由于其优异的生物降解性，PCL可以应用于制备生物降解塑料，如生物降解垃圾袋、生物降解农膜等。

通过替代传统塑料材料，可以减少塑料废弃物对环境造成的污染，降低资源消耗。

综上所述，生物降解材料聚己内酯在医疗、包装、纺织品和环境保护等领域具有广阔的研究与应用前景。

随着对可持续发展的需求与意识的增强，相信PCL将会在未来得到更广泛的应用，并为解决环境与可持续发展问题做出贡献。

3d打印医用材料分类
根据材料的性质和应用领域，3D打印医用材料通常可以分为
以下几类：
1. 生物可降解聚合物：这类材料可以在体内分解，无需手术取出。

常见的生物可降解聚合物材料包括聚乳酸（PLA）、聚乳酸-共-羟基丁酸（PLGA）、聚己内酯（PCL）等。

用于3D打
印的生物可降解聚合物材料适用于制作植入物和修复组织工程。

2. 金属合金：金属合金材料具有优异的力学性能和生物相容性，常用于制作植入物和外科手术器械。

常见的金属合金包括钛合金、不锈钢等。

3. 生物活性陶瓷：生物活性陶瓷材料具有良好的生物相容性和生物活性，可以促进骨骼再生。

常见的生物活性陶瓷材料包括氢氧基磷灰石（HA）、氧化铝（Al2O3）等。

4. 生物相容性弹性体：这类材料具有良好的柔韧性和生物相容性，可用于制作人工心脏瓣膜和其他器械。

常见的生物相容性弹性体材料包括硅橡胶、聚氨酯等。

5. 生物打印生长因子和细胞：在3D打印过程中，生物打印技
术可以结合生长因子和细胞以实现组织工程和器官再生。

生物打印生长因子和细胞通常与其他医用材料结合使用。

以上只是大致的分类，随着科技的不断进步和研究的深入，新的3D打印医用材料不断涌现。