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纤维素是自然界中含量最为丰富的可再生生物聚合物,纤维素纳米纤维(CNFs)是具有高长径比、高强度、低延展性、低密度和良好生物相容性的超细纳米材料,C6-羧基纤维素可被人体吸收,在医学领域已有较多应用。制备C6-羧基CNFs并将其用于组织工程,既推动了纳米材料科学的进步又为木质CNFs的应用开辟了新方向。本文使用2,2,6,6-四甲基哌啶-1-氧化物自由基(TEMPO)/NaClO/NaClO2体系,在pH6.8、60℃条件下对干燥过的桉木浆和溶解浆进行氧化处理,探讨了氧化规律;结合高压均质,高浓度、大量连续地制备了高结晶度CNFs,并对其结晶度和形貌进行表征;将CNFs与聚乙烯醇(PVA)复合,通过冷冻干燥制备三维多孔组织工程支架,探讨了CNFs悬浮液浓度、PVA种类及CNFs与PVA质量比、冷冻温度对支架微观形貌和结构的影响,并对支架的力学性能进行表征;在支架材料上培养NIH3T3细胞,使用激光共聚焦显微镜(CLSM)检测了细胞活力,并使用扫描电镜(SEM)观察了细胞形态。研究结果表明:1.将中性TEMPO-媒介氧化体系中的药品添加顺序由文献中的TEMPO、NaClO2、NaClO改为TEMPO、NaClO、NaClO2后,羧基含量达到0.8mmol/g所消耗的时间由文献的54h缩短为16h,氧化纤维素的聚合度与原料最初的聚合度有直接关系。2.透射电镜(TEM)结果显示CNFs长几百纳米、宽5-6纳米、长径比在100以上,结晶度为68.4%;原子力显微镜(AFM)结果表明,CNFs聚集为直径20-30nm的纤维束,并交错搭接成为致密的网状结构;CNFs薄膜厚33-35μm,密度1.48-1.57g/cm3,透光率90%以上,弹性模量6.2±1.6GPa。3.支架吸水后形成凝胶,具有较好的吸水性和保水性;CNFs/高分子量PVA支架具有梯度分布、内部连通的孔结构,PVA形成大孔的孔壁,直径100-200nm的CNFs束在孔壁上桥接为类似于细胞外基质(ECM)中胶原骨架的网状结构;CNFs浓度为0.5wt%、与PVA的质量比为1:2、冷冻温度为-80℃时,支架内部微丝丰富且网络结构较好;支架力学强度主要由PVA提供,压缩模量在Kpa数量级,与软骨组织的弹性模量相当。4. CLSM结果显示细胞活力较好,材料适于细胞的贴附和生长;SEM结果显示细胞在支架材料上增殖较好,聚集成簇,形成典型的球状细胞集落,纤维素纳米纤维束是细胞贴附的锚点,细胞集落主要分布在大孔中的微丝网上。