【摘 要】
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当伤口深度达到真皮层及皮下组织时,会存在较为严重的感染和组织缺损,自身修复过程存在困难,愈合时间较长并很容易转成慢性伤口。因此,需要外界手段进行治疗,完成皮肤组织的再生。组织工程与再生医学概念的提出为修复全皮层伤口指明了新的发展方向。一种修复缺损组织的方法是利用再生医学进行组织的原位再生。目前,研究学者们发现同时具有表皮和真皮结构的全层皮肤支架在结构与功能上与天然人体皮肤更为接近,具有复合结构的皮
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当伤口深度达到真皮层及皮下组织时,会存在较为严重的感染和组织缺损,自身修复过程存在困难,愈合时间较长并很容易转成慢性伤口。因此,需要外界手段进行治疗,完成皮肤组织的再生。组织工程与再生医学概念的提出为修复全皮层伤口指明了新的发展方向。一种修复缺损组织的方法是利用再生医学进行组织的原位再生。目前,研究学者们发现同时具有表皮和真皮结构的全层皮肤支架在结构与功能上与天然人体皮肤更为接近,具有复合结构的皮肤支架可以进一步提升在皮肤组织再生修复方面的应用。并且已有研究表明,纤维支架可通过调节结构参数来匹配自然组织的形态、结构和机械特性,以达到调节细胞行为的目的。因此,本课题旨在设计制备一种基于纺织技术的仿生型全层皮肤支架,它具有多尺度的复合结构,并揭示不同纤维尺度、不同孔径形态对皮肤细胞粘附、增殖行为的影响,通过调控复合结构参数,使其与细胞生长环境相匹配。此外,大量研究表明电刺激对电活性组织的功能和行为有着积极的影响,内源性电场可以调节细胞向伤口处迁移,加速伤口愈合进程。因此,将电活性材料掺入支架中可通过电荷在支架-细胞之间的转移来刺激成纤维细胞的活动,从而调节组织的再生修复能力。因此,本课题针对导电型人工皮肤支架进行探索,将导电物质负载到上述的仿生复合支架结构中,以期制备可有效促进细胞迁移,且具有良好生物相容性的导电型复合人工皮肤支架。本论文的主要研究内容包括:(1)基于静电纺丝技术和化学交联方式制备得到聚己内酯(PCL)/明胶(Gelatin)纳米结构仿生表皮结构。结果表明:当PCL比例大于等于50%时,纤维形貌良好;通过改变纺丝液浓度,经过戊二醛交联后制备得到平均纤维直径分别为157nm、241nm、261nm和483nm。通过细胞活性实验表明,当平均纤维直径为241nm时,纳米支架可以促进角质形成细胞(Ha Ca Ts)的增殖,在培养第7天时就可完成上皮化,此时其吸液量高达1539%,水蒸气透过率为2353g/m~2/d,因此,既能吸收伤口多余渗出液,又能防止组织液过度挥发,满足表皮替代物的要求。(2)基于非织造技术获得的纯壳聚糖微米多孔仿生真皮结构,并通过浸渍—烘干—还原方法制备得到负载还原氧化石墨烯的壳聚糖3D微米支架(CHI@r GO)作为真皮结构。结果表明:当壳聚糖支架孔径结构为21.91μm时,成纤维细胞出现纤维间的桥接,利于细胞后期进行细胞间的黏附与信号传输。负载导电物质后,CHI@r GO电导率为5.38╳10-5—9.18╳10-4S/cm。考虑到敷料的生物相容性,控制GO分散液浓度为1mg/m L时,CHI@r GO没有明显的细胞毒性,并且能够提高成纤维细胞(HFF-1s)的线粒体膜电位,使细胞活力增加,对HFF-1s迁移的诱导作用明显,24h后伤口的愈合率高达70.12%。此时敷料的吸液量为853%,水蒸气透过率为4009g/m~2/d,低于裸伤口的水蒸气透过率5109g/m~2/d。(3)基于上述对皮肤支架的表皮层和真皮层的仿生构建,采用化学交联方式在表皮层明胶和真皮层壳聚糖之间形成Schiff键,复合两层结构。复合后的表皮层与真皮层均保持原有的纤维形貌,支架整体呈现出梯度孔径结构,外观良好,剥离强力由7.21c N提高至350c N,两层之间贴合紧密。复合支架的吸液性能和水蒸气透过率均有所改善,能够在一定程度上防止伤口部位水分的过度挥发。除此之外,复合支架具有良好的细胞相容性,其细胞增殖率为90.56%,没有明显细胞毒性。
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