基于多肽类复合纳米纤维生物材料的制备与应用研究

来源 :吉林农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lmx1983
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生物材料是研究人工器官和医疗器械的基础,是当代材料学科的重要分支之一,尤其是随着生物技术的蓬勃发展和重大突破,生物材料成为各国科学家竞相进行研究和开发的热点。同时生物材料也是人类同疾病作斗争的有效工具之一。静电纺丝技术被广泛研究于各个领域,现如今,在生物医学领域也是研究热点。利用静电纺丝技术制备纳米生物材料最大的优点就是制备出的纳米纤维材料可以很好地模拟细胞外基质,并且可以作为载体靶向控释药物。聚乙烯吡咯烷酮(PVP)和聚己内酯(PCL)是静电纺丝技术制备生物材料时常用的高分子聚合物。林蛙皮多肽(RCSPs)是林蛙皮水解提取物,具有促进伤口愈合功能,玉米肽(CP)是玉米蛋白水解产物,具有抗氧化性和促细胞增殖功能。本论文通过同轴静电纺丝技术制备促进伤口愈合的SA(海藻酸钠)@Ca2+/RCSPs复合纳米纤维和具有抗氧化性和促细胞增殖功能PCL/PVP@PVP-CP复合纳米纤维。本论文首先以RCSPs和钙离子为核层,以生物相容性良好的PVP和具有止血功能的SA为壳层,通过同轴静电纺丝技术制备复合纳米纤维。该纳米纤维在接触到水溶液时,SA与钙离子之间发生的凝胶化反应使纤维在水溶液中的稳定性提高。采用同轴静电纺丝技术,将RCSPs和钙离子包覆在纤维中,既可以避免RCSPs接触空气而变质,又可以避免钙离子与海藻酸钠发生反应。通过扫描电镜与透射电镜观察证明所制备的纳米纤维具备核/壳结构。通过孔径分布分析验证了含有钙离子的纳米纤维成功进行了交联反应。热重分析表明SA的存在增加了复合纳米纤维的热稳定性。红外光谱分析官能团可知SA与RCSPs之间存在静电作用。X射线衍射分析说明了RCSPs与SA之间的相互作用使复合纳米纤维的结晶性能降低。水接触角实验进一步证明SA与钙离子之间凝胶化反应的存在。SA@Ca2+/RCSPs复合纳米纤维对模拟血液的吸收率为179.87%,并且符合Lagergen准一级动力学速率方程。复合纳米纤维浸泡在磷酸盐缓冲液(PBS)中10秒时,纤维中RCSPs的释放率为100%,并且符合Ritger-Peppas释放模型。最后,在体内伤口愈合实验中,复合纳米纤维不仅促进小鼠伤口的愈合(第15天的愈合率到达97.46%),同时通过HE染色与Masson染色分析得知该纤维提高了成纤维细胞的增殖与胶原沉积。此外,本论文还以玉米肽和亲水性聚合物PVP为核层,以疏水性聚合物PCL与PVP为壳层,通过同轴静电纺丝技术制备复合纳米纤维。首先,发现PCL与PVP在混合溶液(氯仿/N,N-二甲基甲酰胺)中会产生相分离现象,利用这种现象通过单轴静电纺丝技术制备具有不同化学组成或性质的同一纤维,也就是Janus纤维。在此基础上,通过同轴静电纺丝技术将玉米肽包覆在纤维中。通过扫描电镜与透射电镜观察证明所制备的纳米纤维具备核/壳结构,并且浸泡过水溶液的复合纳米纤维变成片状“槽”型。通过孔径分布分析得知浸泡过水溶液的复合纳米纤维与未浸泡过水溶液的复合纳米纤维相比孔径变小。热重分析表明CP的存在不改变纤维膜的热稳定性。拉伸实验得知纤维膜的机械性能(应变为47.21%,应力为2.5 MPa)。红外光谱验证了CP存在于复合纳米纤维中。水接触实验验证了CP的存在不改变复合纳米纤维膜的润湿性。PCL/PVP@PVP-CP复合纳米纤维膜的自由基清除率为55.6%。复合纳米纤维浸泡在PBS中45分钟时,该纤维中CP的释放率为84.59%,并且符合一级释放模型。最后,通过复合纳米纤维膜培养小鼠成纤维细胞发现细胞在该纤维膜上增殖与粘附情况良好,同时证明了该纤维膜具有好的生物相容性。
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