4-1 幾丁聚醣及 CDHA 複合材料
在實驗的第一部分中，選擇幾丁聚醣及 CDHA 為複合材料之組成 成分，探討不同製程與有機/無機比例的影響。
4-1-1 製程變化
將幾丁聚醣及 CDHA 混摻，將幾丁聚醣及 CDHA 固定含量為 9：1，
以不同添加順序當作製程變數，並製作成薄膜，探討其物理性質與藥 物滲透之速度並比較其差異。
圖 4-1為 Ca/P 前驅物在不同添加順序下，所合成的 CDHA-CS 複 合材料的 XRD 繞射圖形，可由圖 4-1 中看出純幾丁聚醣及 CDHA 於 XRD 的相，純幾丁聚醣於 2θ 在 20o附近有一寬廣的繞射峰，此峰為(102)、
(022)、(200)、(040)、(220)、(140)繞射平面組成，CDHA 於 26o、28o、 32o、 40o、 47o、 50o 等 角 度 有 繞 射 峰 ， 分 別 為 (002) 、 (210) 、 (211)(112)(300)、(310)、(222)、(213)組成。並且可以看出，在不同的 添加順序中，都有 CDHA 相形成，其結晶性或粒度大小都差異不大，
但由於有機含量佔的比例較多，因此在圖中有機相的強度較高，並且 因為有機相的存在而導致結晶性受到影響，與無添加幾丁聚醣的 CDHA 比較，複合材料中 CDHA 相的相對強度都變小。
合材料的 FTIR 圖譜，由 FTIR 可看出，波數位置於 1652 cm-1 (amide I,
的胺基作用，而都有產生交鏈結果，只是在於交鏈程度上有所差異，
其中以製程 A 交鏈程度較好。
由圖 4-4探討 TGA 重量損失分析，由於 CDHA 為無機陶瓷材料，
與複合材料比較，其 TGA 之重量損失低於 5%(見圖 4-5)，而幾丁聚 醣的重量損失分為兩個階段，從 100℃開始至 300 ℃為連續降解的第 一階段，而第二階段則為 300-600 ℃。在第一階段中，推測應該是幾 丁聚醣分子間氫鍵破壞導致重量損失。比較交鏈前後的熱重分析圖 (見圖 4-4 及圖 4-6)，發現經由 TPP 離子交鏈後的薄膜，重量損失減 少，尤其是純幾丁聚醣薄膜多 10%殘留量，這是由於 TPP 溶液中磷 酸根離子與幾丁聚醣中胺基反應，使得其原本可降解的分子，變為比 較難降解。在未交鏈的三種製程薄膜中，都可觀察到其第一階段的連 續降解速度變為緩慢，推測這三種製程均提供了磷酸根離子，使其有 交鏈的效果，導致連續降解的速度被減緩，使得 TGA 圖形與交鏈後 的純幾丁聚醣薄膜類似。經由 TPP 交鏈後的薄膜中，主要分成兩組，
製程 A 與幾丁聚醣薄膜一組、製程 B 與 C 一組，關於這點，推測是 由於 CDHA 的存在，導致薄膜在 TPP 溶液中，磷酸根與幾丁聚醣的 交鏈程度受影響，而在製程 A 的部分，由於是先加入磷酸溶液與幾 丁聚醣混合，因此已經先有磷酸根離子與幾丁聚醣接觸，因此在製程 A 中 CDHA 的影響比製程 B 及 C 來的小，因此製程 A 與幾丁聚醣薄
膜較為相近。由上述結果得知，製程變化在於 TGA 圖形中，其實看 不出很大的差異，此部分可由後續 DMTA 實驗看出其差異性。
在薄膜滲透方面，由滲透曲線與滲透係數(DH)得知(見圖 4-7 及 圖 4-8)，其滲透速度快慢分別為製程 B、製程 C、幾丁聚醣、製程 A，
由這個結果得知製程 A 之 DH 值最小，由於此製程為磷酸溶液先與 幾丁聚醣相混，推測可能是以下結果影響：1、在此製程中，CDHA 與幾丁聚醣的界面較為良好，導致 DH 值下降；2、因為交鏈程度較 高，導致薄膜較為緻密，不易膨潤，因而 DH 值下降；3、CDHA 與 幾丁聚醣較為均勻混合、分散，形成較為緻密的微結構，進而影響到 其滲透速率的快慢。此部分還有待 TEM 觀測證明。而其他兩個製程 的 DH 值比純幾丁聚醣還差，雖然由 TGA 得知其交鏈程度與純幾丁 聚醣差不多，但是可能是由於 CDHA 在幾丁聚醣中分散性比較不好，
導致 DH 值上升。除此之外，推測 CDHA 與幾丁聚醣之間的界面比 較差，因此導引出第二部分的實驗。
圖 4-9 及圖 4-10 為複合材料之 TEM、SEM 觀測結果。在 TEM 中，可以觀察在複合材料中之 CDHA 為針狀結構，其長、寬約為
80nm、20nm；此外，由 TEM 可觀測到在製程 A 中材料之分散性優 於製程 B、C，此部分與滲透結果之推測符合。圖 4-10為複合材料薄 膜經滲透實驗後之截面狀況，可以觀察到在 CS 薄膜與製程 A 薄膜之
截面比較緻密，而製程 B、C 薄膜之截面則較不緻密，其孔隙也比較 大。
在 DMTA 分析中，分成兩個方面來探討：Storage Modulus 與 Tan δ。由圖 4-11 得知在常溫下的 Storage Modulus，其數值高低分別為 製程 A=製程 B、製程 C、純幾丁聚醣。最低的 Storage Modulus 值為 幾丁聚醣這點，並不是件意外的事，因為 CDHA 為無機陶瓷材料，
因此加入 CDHA，使得會導致 Storage Modulus 上升，比較值得注意 的是製程 C 的 Storage Modulus 值比起來製程 A 與製程 B 的小，推測
離子(-PO4
量的增加，官能基的消長更為明顯，其交鏈程度越來越好。
由圖 4-16及圖 4-17的 TGA 圖中，觀察出兩點：第一、隨著幾丁 聚醣的增加，重量損失隨之增加；第二、隨著 CDHA 含量的提高，
減緩了幾丁聚醣的第一段連續降解現象。
在此部分的滲透實驗中，供給實驗所需的膜，直徑必須大於 2.5
cm，但由於 CDHA 含量過高時，無法成為一片完整無缺的膜，因此 在此部分的數據中，缺少 CS 含量 30%以及 10%的兩筆數據。由圖 4-18、圖 4-19觀察得知，其滲透係數高低依序為 CS50%、CS100%、
CS70%、CS90%，推測由於 CDHA 中磷酸根對於幾丁聚醣有交鏈的 效果，因此導致其 DH 值降低，但是由於 CDHA 含量的提高，會影 響到其分散性與孔隙度，即薄膜的緻密性，因此在有 CDHA 含量的 三筆數值中，隨著 CDHA 含量的增加，導致孔隙度的提高，影響到 其滲透係數隨之上升。
圖 4-20 為固定添加順序，不同有機/無機含量比之 SEM。在 SEM 中可以觀察到，隨著幾丁聚醣含量減少，造成的孔隙會增多、增大，
與上述滲透實驗之推測結果相符合，隨著孔隙變多、變大，藥物滲透 速率也會變快，導致滲透係數上升。
4-2 PAA 界面改質影響
在實驗的第一部分中，先合成 CDHA 再加入幾丁聚醣的製程滲透 較為快速，而先混合磷酸與幾丁聚醣再加入醋酸鈣的製程滲透較慢，
關於此點假設是由於界面的影響，因此在實驗的第二部分，加入了第 二種高分子材料 PAA，希望藉由 PAA 的存在來改進幾丁聚醣及 CDHA 的界面，並判斷其影響。
在實驗第二部分，先合成出 CDHA 與 PAA 的複合溶液，再加入幾 丁聚醣。在形成 CDHA 與 PAA 的部分，可分成兩種製程：第一、先將 醋酸鈣與 PAA 混合，再加入磷酸(製程 D)；第二、合成 CDHA 後加入 PAA(製程 E)。此外，也以 PAA 含量作為變數，探討扮演界面劑的 PAA 含量的影響。最後，挑出一組滲透比較緩慢的製程及含量，改變 PAA 分子量，分析分子量大小對界面的影響。
4-2-1 PAA 製程不同
為改良製程 C，因此添加了 PAA，期望能改進 CDHA 與幾丁聚醣之 界面。在此部分實驗中，固定 PAA 含量 0.01%，採用製程 D 與製程 E 的添加順序，此外，配置一組無 CDHA 之對照組，即幾丁聚醣與 PAA 之複合薄膜，再加上原來的製程 C，比較並探討這四組之實驗結果。
圖 4-21為 XRD 繞射圖形，雖然無機相不明顯，但仍可以確認 CDHA 之無機相的存在。
在 FTIR 的圖 4-22 中，觀察在 1580 cm-1與 1652cm-1之相對強度，
發現製程 C 比製程 D、E 高出一些，判斷這是由於 PAA 分子具有 COO -官能基團，也會與幾丁聚醣上的胺基作用，因此使得 peak 之相對強 度降低。此外，在 1100 cm-1處，也隨著磷酸根的消長，而有所差異。
在 TGA 部分(圖 4-23、圖 4-24)，由圖 4-23觀察得知幾丁聚醣-PAA 在 100℃到 300℃部分，仍具有連續降解現象，推測這是由於無 CDHA 的存在，因而缺少磷酸根離子提供交鏈；而 PAA 雖帶有陰離子，與幾 丁聚醣的陽離子之間，屬於正負相吸的靜電吸引力，但無法提供交鏈 效果，因此，無法避免幾丁聚醣第一階段的連續降解。由圖 4-24 得 知，經 TPP 交鏈後，產生交鏈程度不同，推測有 PAA 的存在，可使得 CDHA-幾丁聚醣界面較為良好，因此使得第一階段的連續降解更為不 明顯。
在藥物釋放部分（圖 4-26、4-27），固定 PAA 含量為 0.01%時，
製程 E 比製程 D 之 DH 低，可能因為後者製程中有 Ca2+把 COO-消耗掉 了，形成不帶電之粒子，PAA 不但無法擔任界面之橋樑，還造成幾丁 聚醣與 CDHA 之隔離，導致 DH 上升。
在 DMTA 部分，由圖 4-28、圖 4-29得知，製程 D 中，-20℃到-30
℃peak 未完全消失，代表其界面最差，所以圖形也最接近幾丁聚醣，
其 160℃peak 也未完全消失，代表交鏈也不完全。製程 E 中，-20℃
到-30℃peak 完全消失，代表分子運動被奈米粒子以及良好界面反應 牽制，導致分子運動受阻礙。
為了要了解 CDHA 與 PAA 之間的作用，因此做了無添加幾丁聚醣 的實驗，在此實驗中，與製程 D、E 添加順序相同，PAA 含量也相同，
只是省去最後一個步驟，即不加入幾丁聚醣。
由 FTIR 中（圖 4-30）觀察，可明顯看出 PAA 上具有 R-COOH 基 團，比較兩種製程的圖形，觀察到明顯的差異。以 Ca-PAA-P 的添加 程序中，由於先加入醋酸鈣溶液與 PAA 先混合，再加入磷酸溶液，因 此，應該是因為鈣離子與 PAA 中的 R-COOH 先反應，之後加入磷酸根 形成複合材料，而導致於 PAA 上的官能基團(-COO-)被消耗完；而另 一個製程 CDHA-PAA 中，是先合成出 CDHA 粒子，再加入 PAA，此種狀 況的 PAA 並沒有完全將其官能基反應完，因此在其 FTIR 圖上可以觀 察到，在 1420-1300 cm-1以及 1610-1550 cm-1處具有 R-COO-基團存在，
推測形成的 CDHA-PAA 粒子仍帶有-COO-官能基。
在 TGA 部分（圖 4-31），也可看出此兩種製備 CDHA-PAA 粒子的 方法，有很大的差異。在兩個圖形中，其共同具有 750℃-800℃間的 降解，此為 CDHA 所造成（圖 4-5）。以 Ca-PAA-P 的添加程序中，由 於是採用 in-situ 聚合的方式，因此 CDHA 與 PAA 之分散性比較好，
混合較為均勻，呈現一階段降解。在 CDHA-PAA 的添加程序中，PAA
比較傾向於包覆 CDHA 的外層，因此在其 TGA 圖中，可看出其降解分 為兩段式，第一段降解應該是屬於包覆於外層的 PAA 裂解所造成，第 二段則為 CDHA 所造成。
圖 4-32 為純 CDHA 以及其與 PAA 之 TEM 照片，在 TEM 中可以觀察 到，合成出來的純 CDHA 為針狀，其長、寬為 100nm、20nm，而加入 PAA 後，其長、寬為 50-60nm、20nm。
在此部分的實驗中，得到上述實驗結果的差異，推測 PAA 上的
在此部分的實驗中，得到上述實驗結果的差異，推測 PAA 上的