Vật liệu tổ hợp từ PLLA và chitosan ngày càng đƣợc quan tâm nghiên cứu do sự bám dính tốt và tƣơng hợp sinh học của chúng [67, 87, 115]. X. Zhang đã chế tạo các sợi PLLA/chitosan bằng các phƣơng pháp kéo sợi khô-ƣớt và kéo sợi khô. Sợi blend chế tạo bằng phƣơng pháp kéo sợi khô-ƣớt có tốc độ phân huỷ cao hơn sợi blend chế tạo bằng phƣơng pháp kéo sợi khô và kéo sợi nóng chảy [115].
Chen và cộng sự đã trộn hợp PLLA với chitosan nhằm mục đích cải thiện các tính chất của chitosan. Blend của PLLA và chitosan cũng có thể nhận đƣợc bằng cách kết tủa PLLA/chitosan từ hỗn hợp axit axetic–DMSO bằng axeton [27]. Liên kết hydro giữa các đại phân tử của 2 thành phần trong blend (giữa các nhóm cacbonyl của PLLA và các nhóm amin của chitosan) có ảnh hƣởng đến các tính chất của vật liệu. Nhiệt độ nóng chảy (Tm), nhiệt độ kết tinh (Tc) và độ kết tinh của
29 PLLA giảm khi tăng hàm lƣợng chitosan. Trộn chitosan với PLLA cản trở quá trình kết tinh của PLLA. Mặc dù cấu trúc tinh thể của PLLA không thay đổi nhƣng quá trình kết tinh của blend bị ảnh hƣởng do tồn tại các liên kết hydro giữa 2 thành phần.
Liên kết hydro giữa PLLA và CS.
Do liên kết hydro không đủ mạnh nên khó phá vỡ đƣợc cấu trúc của CS ở trạng thái kết tụ nhƣng nó vẫn ảnh hƣởng đến quá trình kết tinh của blend: độ kết tinh của PLLA giảm sau khi trộn với CS nhƣng cấu trúc kết tinh của nó không thay đổi.
Yao Zu Liao cũng chế tạo các màng bán thấm blend o-lauroyl chitosan/PLLA có các tỷ lệ khác nhau bằng tạo màng từ dung dịch sử dụng dung môi cloroform [67].
Sơ đồ điều chế O-lauroyl chitosan (OCS) (trong đó a là CH3SO3H ở 0o
C, b là RCOCl với R là C11H23 ở 0oC trong 2 giờ, c là dung dịch NH3)
30 Chitosan biến tính (o-lauroyl chitosan, OCS)
trên các nhóm hoạt tính sinh học –NH2 và một ít nhóm –OH vẫn còn tồn tại trên mạch chính của nó. Nhóm NH2 trong OCS tƣơng tác với các nhóm C=O trong PLLA qua liên kết hydro, liên kết này làm PLLA và OCS có thể tƣơng hợp với nhau. Mức độ liên kết hydro giữa OCS và PLLA phụ thuộc vào thành phần của các blend.
Hình 1.4. Đường DSC của OCS, PLLA và các màng blend OCS/PLLA.
Trên đƣờng DSC, tất cả các màng bán thấm blend OCS/PLLA xuất hiện píc tỏa nhiệt mới ở nhiệt độ khoảng 80–90o
1.4). Các kết quả này cho thấy tƣơng tác giữa OCS và PLLA trong blend xảy ra và tạo ra dạng cấu trúc mới khi các blend đƣợc gia nhiệt.
Hang và nhóm tác giả đã chế tạo vật liệu tổ hợp PLA/CS chứa nano bạc nhằm ứng dụng trong dung dịch kháng khuẩn [39]. Nhóm tác giả xác định độ bền cơ học của vật liệu tổ hợp PLA/CS (thể hiện ở hình 1.5). Mẫu vật liệu tổ hợp PLA/CS 90/10 có độ bền kéo đứt lớn hơn so với PLA, trong khi đó độ dãn dài khi
31 đứt nhỏ hơn. Khi tăng lƣợng CS trong vật liệu tổ hợp, độ bền kéo đứt của vật liệu tổ hợp PLA/CS tăng, độ dãn dài khi đứt của vật liệu tổ hợp giảm (đƣờng (b), (c) và (d) trên hình 1.5). Điều này cho thấy kết hợp PLA với CS làm tăng khả năng phun sợi của tổ hợp PLA/CS đƣợc sử dụng trong các ứng dụng khác nhau.
Hình 1.5. Độ bền kéo đứt và độ giãn dài khi đứt của sợi tổ hợp PLA/CS với các tỷ lệ khác nhau: (a) 100/0; (b) 90/10; (c) 80/20 và (d) 70/30.
Hình 1.6 là ảnh FESEM của sợi PLA chứa hạt nano bạc và PLA/CS chứa hạt nano bạc.
32
Hình 1.6. Ảnh FESEM của sợi Ag/PLA/CS với các tỷ lệ: (a) 100/0, (b) 70/30, (c) 50/50 và (d) 30/70
Quan sát hình 1.6 nhận thấy đƣờng kính trung bình của sợi Ag/PLA/CS là 361, 338, 297 và 195 nm tƣơng ứng với hàm lƣợng CS là 0, 30, 50 và 70% trong vật liệu tổ hợp. Khi tỷ lệ của PLA và CS từ 50/50 đến 30/70, quan sát thấy cấu trúc sợi Ag/PLA/CS (hình 1.6c, d). Điều này có thể giải thích rằng lực đẩy giữa các nhóm ion trong khung CS giảm khi thêm lƣợng nhỏ muối vào, các nhóm amin của CS tƣơng tác với cation Ag+
theo cơ chế phức.