難粘材料,如何利用“物理纏結(jié)、機(jī)械互鎖”粘附機(jī)理提高粘接力?
然而,實(shí)際應(yīng)用中不少材料表面并不存在可反應(yīng)的化學(xué)官能團(tuán),為了實(shí)現(xiàn)膠粘劑對(duì)這類材料的有效粘接,技術(shù)策略之一就是利用“物理纏結(jié)及結(jié)構(gòu)互鎖”粘附理論。這期,《膠界》將重點(diǎn)介紹醫(yī)用膠黏劑是如何通過(guò)“物理纏結(jié)及機(jī)械互鎖”粘附理論,實(shí)現(xiàn)對(duì)生物組織上的有效粘附。
機(jī)械互鎖
機(jī)械互鎖是指膠粘劑材料通過(guò)滲入基底表面,與基底材料表面的微觀空洞等不規(guī)則處發(fā)生機(jī)械互鎖,從而形成粘合。
機(jī)械互鎖可通過(guò)幾何形狀連接兩個(gè)附著體,既不需要共價(jià)鍵也不需要非共價(jià)鍵。機(jī)械互鎖可大致分為兩類:一種是膠粘劑與封閉孔隙粘附體之間的鑰匙?鎖拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(圖1a),另一種是膠粘劑與開放孔隙粘附體之間的螺紋孔拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)(圖1b)
基于此,有研究者報(bào)道了一種基于寄生蠕蟲的仿生微針組織膠粘劑(MN) (圖2)。
圖2 仿生微針膠粘劑制備及示意圖: (a)水響應(yīng)形狀改變微針穿刺組織后機(jī)械互鎖示意圖;(b)雙層MN陣列制備示意圖
這種仿生組織膠粘劑有一組錐形微針,其頂端可膨脹,可以與組織進(jìn)行機(jī)械互鎖。微針的可膨脹外層由聚苯乙烯?聚丙烯酸(PS-b-PAA)嵌段共聚物組成,內(nèi)層由聚苯乙烯(PS)組成,具有很好的機(jī)械強(qiáng)度。將貼片貼到組織上時(shí),貼片上的微針會(huì)滲透到組織中。微針外層的嵌段共聚物與水接觸時(shí)發(fā)生膨脹,導(dǎo)致局部組織發(fā)生變形,并使得微針與組織之間發(fā)生機(jī)械互鎖。該微針膠粘劑對(duì)皮膚移植物和腸道組織的粘附強(qiáng)度大于縫合針,具有很大的應(yīng)用潛力。
物理糾纏
從分子的角度來(lái)看,組織可以被認(rèn)為是由大分子組成的微孔或納米多孔聚合物網(wǎng)絡(luò)。因此,應(yīng)用于組織表面的膠粘劑前驅(qū)體可以通過(guò)孔隙滲透到組織基體中,發(fā)生物理纏結(jié)和機(jī)械互鎖,形成互穿網(wǎng)絡(luò)。
在拓?fù)湔掣街?,聚合物通過(guò)交聯(lián)和拓?fù)浼m纏與附著底物的兩個(gè)網(wǎng)絡(luò)在原位形成網(wǎng)絡(luò),在分子尺度上將底物拼接在一起。這種類型的粘附劑可用于粘附有或沒(méi)有官能團(tuán)的表面,通常在濕材料(如水凝膠和濕組織)之間提供良好的附著力。
圖3 (a)用于各種濕表面的堅(jiān)韌膠粘劑示意圖; (b)拓?fù)湔掣竭^(guò)程示意圖及殼聚糖縫合水凝膠與各種組織的粘附能
例如,TAs是一種基于互鎖實(shí)現(xiàn)強(qiáng)韌粘附的膠粘劑(圖3a,其可通過(guò)兩種效應(yīng)的協(xié)同作用實(shí)現(xiàn)其在水下的高粘附性能:(1)粘合劑與基材之間的連鎖相互作用;(2)在基底表面的滯回耗散能量的能力。一旦濕材料被拓?fù)湔澈?,它們就必須在破壞縫合網(wǎng)或粘合材料網(wǎng)的情況下才能實(shí)現(xiàn)脫膠。
為了更方便地實(shí)現(xiàn)脫膠,還可以利用環(huán)境等的變化制備響應(yīng)型膠黏劑劑,例如具有pH響應(yīng)特性的殼聚糖基拓?fù)淠z粘劑(圖3b)。所選聚合物在特定的pH范圍內(nèi)溶解,而聚合物網(wǎng)絡(luò)在不同的pH范圍內(nèi)重組。通過(guò)改變pH值,聚合物可以形成一個(gè)網(wǎng)絡(luò),并與粘附的濕材料的聚合物網(wǎng)絡(luò)發(fā)生拓?fù)浼m纏,將它們拼接在一起,實(shí)現(xiàn)了強(qiáng)大結(jié)合。
但是這種粘附方式受聚合物分子量、濃度、親疏水性能的影響,且只適用于具有一定粘性的聚合物前驅(qū)體溶液,對(duì)已經(jīng)成型的組織膠粘劑不適用。膠粘劑與基底形成有效附著力時(shí)往往需要穿透目標(biāo)基材,與目標(biāo)基材形成互鎖, 因此對(duì)不同基材的附著力差異較大,剝離時(shí)容易產(chǎn)生殘留。
更多濾芯膠請(qǐng)?jiān)L問(wèn)jbmtpc.com
本微信部分圖片及文字,來(lái)源于其他公眾平臺(tái)與互聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)頁(yè),其目的是為了將更好的內(nèi)容分享給更多人,版權(quán)依舊歸原作者所有。若有涉及侵權(quán)請(qǐng)予以告知,我們會(huì)盡快在24小時(shí)內(nèi)刪除相關(guān)內(nèi)容,謝謝
- 上一篇:萊卡公司宣布與QORE?合作,采用生物基BDO以實(shí)現(xiàn)生物基氨 2022/9/30
- 下一篇:聚氨酯在汽車座椅上的應(yīng)用 2022/9/27