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天然软组织(如肌肉/皮肤)的独特性能与其多级复杂结构及组成密不可分,因应天然组织的结构、组分及其损伤修复过程,开发具有优良性能的组织工程材料具有重大意义。静电纺丝材料因其组分和微观、介观、宏观等不同维度上的结构及组分可调控,表现有不同的理化性能及生物学性能,因而可以满足不同组织的修复需求而被作为组织工程材料得到广泛研究关注。然而电纺丝材料用于具有多级结构的肌肉修复中,微观尺度上电纺丝纤维的直径、取向度等精细结构影响其生物学表现尚不明确。此外,创伤修复中血管具有重要作用,为了提高电纺丝材料的成血管生物活性,虽有文献将生物活性无机颗粒与电纺丝材料复合在一定程度上实现了促进皮肤创伤修复的效果,但是生物活性离子有效浓度较窄,能否实现精确调控生物活性离子的释放行为,有效提升生物活性复合电纺丝材料的修复效果成为一大挑战。再者,对于难愈合创面的修复过程中除了需要解决成血管性能不足的问题外,还需要应对创面大量渗液等问题,因此,实现复合电纺丝材料的多功能性将对难愈合创面的修复具有重要意义。因此,本论文从调控电纺丝不同维度上的结构及组成出发,首先在微观尺度上通过改变电纺参数实现了对电纺丝纤维直径和取向度的精细结构调控,探究了微观结构调控对成肌细胞的生物学影响;进一步,在介观尺度上通过调节电纺丝纤维的孔径及生物活性颗粒的分布位置,探究了介观结构调控对离子精确释放行为的影响及其产生的生物学作用;最后,在宏观尺度上通过构建阵列微孔结构修饰的Janus电纺丝膜,探究了具有宏观阵列微孔结构的Janus膜的可控双向液体传输性能,基于Janus电纺丝膜特性,结合生物活性玻璃和超吸水材料,进一步设计了复合创伤敷料,研究了电纺丝宏观结构调控对材料大量吸液及生物活性离子可控回流等多功能性的影响及其在创伤修复中的作用。全文的具体研究内容和结论包含以下三部分:(1)探究微观尺度上单根脱细胞基质电纺纤维的直径、取向度等精细结构调控对于肌肉细胞的增殖及形态的影响。首先,对比两种猪骨骼肌肉脱细胞基质的方法,优选了具有高蛋白、低细胞残留的脱细胞基质作为电纺丝的原料。通过改变PCL电纺丝中脱细胞基质的比例及电纺丝的浓度等参数,比较了前述影响因素对电纺丝直径的影响,结果发现,脱细胞基质在PCL电纺丝中的加入比例对其直径影响较小,而通过对电纺丝溶液浓度的调控可以使得电纺丝直径从124nm梯度可控的变化至717 nm;此外,通过调节接收基底的转速分别获得了无序和定向结构的电纺丝纤维。通过将C2C12成肌细胞接种到电纺丝支架表面,发现定向结构对于C2C12细胞的细胞活力具有显著促进作用,471 nm的直径的纤维对于C2C12促增殖作用最明显,但直径变化对于细胞的增殖影响无显著性差异;此外,通过进一步细胞形态观察,结果表明C2C12在定向电纺丝上可以形成定向细胞束。(2)探究介观尺度上电纺丝纤维孔径及无机颗粒分布位置的调控对于材料离子精确释放及其生物学性能的影响。通过调节电纺丝参数实现了对电纺丝孔径的调控,孔径可从0.68μm梯度变化至50.46μm;与静电喷雾技术进行组合使用,制备了硅酸钙分布于纤维膜表面、分布于纤维膜“夹心层”、均匀镶嵌于支架内、被包裹于单根纤维内部等分布位置的复合电纺丝材料。通过研究复合电纺丝的离子释放行为发现小孔径结构及硅酸钙颗粒被镶嵌、包裹结构的电纺丝具有离子缓释作用,细胞增殖实验验证了具有硅酸盐活性离子缓释作用的复合电纺丝支架能更有效的促进内皮细胞的增殖。(3)探究宏观尺度上具有微孔阵列结构Janus电纺丝纤维膜大量吸液及可控活性离子回流等多功能性及其在糖尿病创面修复中的作用。该研究中构建了由疏水层电纺丝、亲水层电纺丝、生物玻璃层、超吸水层四层结构的复合敷料。其中,疏水与亲水两层电纺丝膜通过热压构建了宏观尺度上的Janus膜,实现了单向液体输运的功能;将Janus薄膜与超吸水颗粒复合,使复合敷料具有超吸水性能,吸水能力可达到自重的8.17倍;进一步通过在Janus膜上构建具有不同孔径、孔密度的宏观微孔阵列结构使生物玻璃释放的活性离子可控回流,在孔间距为3 mm、孔径为0.35 mm的微孔可以使离子回流最快速,而相比之下无阵列微孔结构的Janus膜敷料则几乎无离子发生回流。小鼠糖尿病创面模型验证了具有宏观微孔阵列结构的复合电纺丝敷料可以有效缓解伤口水肿、促进创面血管生成并加速创面愈合。综上所述,本文在微观、介观、宏观不同尺度上调控电纺丝材料的结构及组成,实现了电纺丝材料的精细结构调控、生物活性离子释放的精细控制、吸液与离子控释的多功能性,因此有望将这些电纺丝材料应用于肌肉/皮肤组织工程中。