论文部分内容阅读
目前,静电纺丝技术已经发展成为获得具备特定功能的纳米级或微米级复合纤维材料的优选方法之一。该技术设备简单、适用性广且易于功能化,产品孔隙率高、比表面积大,广泛应用在生物、医学、环保、能量存储、服饰、绝缘、传感器等领域。在生物医学领域,静电纺丝技术得到的3D结构能够成功模拟人体细胞外基质(ECM)结构,被广泛用作组织工程支架的加工方法。本课题以合成聚酯聚乳酸(PLA)和天然多糖壳聚糖(CS)为基材,利用静电纺丝技术,结合在纺丝过程中不相容的双组份自动相分离的机理,直接获得一种带有核壳/海岛结构的复合纤维支架,而且CS位于纤维表面能够赋予纤维良好的生物相容性界面。在支架结构与形貌表征的基础上,探讨了这一结构的形成机理,同时重点考察了细胞在支架表面粘附与生长情况。除此以外,鉴于蛋白吸附能力是影响细胞能否在支架表面粘附和生长的重要因素,将具有优良的力学性能、较好的亲水性和独特的蛋白吸附功能的氧化石墨烯(GO)引入到上述体系中,制备了PLA/CS/GO三元复合纤维支架,利用CS与GO存在氢键和静电作用,在成纤过程中,二者游离到纤维表面。初步考察了由于GO的引入,纤维膜表面蛋白吸附情况的变化以及细胞粘附和生长情况。本课题主要内容和结论如下：1、对于PLA和CS的共混均相溶液,通过控制纺丝温度从25℃到60℃,影响成纤过程中溶剂的挥发速度,从而改变PLA与CS的相分离过程,可控制备二元光滑核壳结构到带有海岛结构突起的复合纤维支架。2、通过透射电子显微镜(TEM)、接触角测量仪(WAC)、X射线光电子能谱分析仪(XPS)、激光扫描共聚焦显微镜(CLSM)等多种表征手段,分析并讨论了PLA/CS复合纳米纤维的表观形貌、内部结构、组份之间的相互作用、亲疏水性、结晶、热力学和力学等性能,确定了不相容的双组份在溶剂挥发过程中自动相分离机理是形成核壳和海岛结构的主要原因,同时鉴于CS的聚阳离子电解质特性,在电场中电荷在纤维表面的排斥作用,使纤维外表面组份以CS为主。3、体外生物矿化实验结果表明,表面的CS组份能够有效促进羟基磷灰石在PLA/CS纤维支架表面矿化；MTT试验结果表明,这一纤维支架无明显生物毒性：MC3T3-E1细胞粘附和生长实验结果表明,表面具有海岛结构的复合纤维支架生物相容性更好,细胞贴附量更多。4、对一系列不同GO含量的PLA/CS/GO三元复合纤维进行表观形貌、内部结构和性能表征。相比于PLA/CS纤维,PLA/CS/GO纤维膜亲水性增加,接触角从88°下降至68°;分别选择带有负电性的牛血清蛋白及正电性的溶菌酶作为模型,GO的引入,使得纤维支架在相同时间的蛋白吸附量分别从0.28 mg/mg、0.007 mg/mg提高至1.12 mg/mg、0.22 mg/mg;同时少量GO (0.2wt.%)的存在使其更加有益于细胞的附着和生长。