纳米纤维支架能仿生天然细胞外基质,已成为组织工程学研究的一大热点。胶原(Collagen,Col)自组装形成的纤维支架能为细胞提供黏附、增殖和迁移的空间环境,但因力学性能较低、易降解,难以满足组织工程对理想仿生支架的要求。本论文结合肝素(Heprain,Hep)具有保护胶原不被降解、调节生物信号传导和保护生长因子活性以及羧甲基纤维素(Carboxymethylcellulose,CMC)的高机械强度、高水合度特性,通过末端接枝法将末端带醛基的低分子量肝素(LMWH-CHO)缀合在CMC主链上,制备阴离子型多糖聚电解质刷(CH)。用此高度有序的聚电解质刷诱导胶原自组装,制备胶原基复合支架材料(Col/CH),并对支架的物理和生物性能进行评价,以期满足组织工程支架材料的临床应用要求。首先,通过亚硝酸钠降解法制备了重均分子量(MW)为7.007×103 g/mol的LMWH-CHO,其活化部分凝血活酶时间(APTT)和凝血酶原时间(PT)分别为117 s、16.8 s;抗FXa的IC50值为514.21 nmol/L,说明降解后的LMWH-CHO仍具有一定的抗凝血活性。通过碳二亚胺盐酸盐(EDC)催化酰胺反应对CMC进行氨基化修饰,然后通过Schiff碱亲核加成反应将LMWH-CHO缀合在CMC上形成一种刷状的聚电解质化合物(CH),并测得LMWH-CHO的接枝率为23.7%。其次,将CH与胶原复合,通过自组装纤维化技术制备得到了Col/CH复合支架。扫描电镜(SEM)结果表明,复合支架具有类似静电纺丝的高度纤维化的相互连通的多孔网络结构。测试结果表明,复合支架的孔隙率高达95%以上,支架具有良好的溶胀度(30)和较高的机械强度(拉伸强度3.90 MPa,断裂伸长率10.91%);体外降解实验结果表明,复合支架能有效地降低胶原的降解速率(24h内支架中胶原的降解率从100%降低至11.26±0.95%)。此外,复合支架还具有合适的水蒸气透过性和保水性能。生物相容性实验表明,Col/CH复合支架支架生物相容性好,不仅对细胞没有毒性,还能有效促进小鼠胚胎成纤维细胞增殖;将细胞接种在支架表面与支架共培养,用倒置荧光显微镜观察发现复合支架不仅能促进细胞在支架表面黏附与增殖,还可以引导细胞向支架内部迁移,说明该复合支架能暂时替代组织起到支撑细胞黏附、增殖和迁移的作用。最后,评价了Col/CH复合支架对炎症的抑制作用。通过在体外构建小鼠单核巨噬细胞炎症模型来考察支架对炎症细胞因子(NO、TNF-α、IL-1β和IL-6)的抑制作用。实验结果表明,在脂多糖(LPS)刺激下,Col/CH复合支架对炎症细胞因子NO的抑制率为51.25%;对TNF-α、IL-1β和IL-6的抑制率分别为23.52%、26.51%和44.56%。说明该支架在未加入任何抗炎药物的情况下有自抗炎效果。综上所述,在不加任何交联剂的条件下,通过CH多糖聚电解质刷诱导胶原自组装形成的高度纤维化的三维多孔网络支架形态稳定,不仅在结构、组成上仿生细胞外基质,同时在生物学性能方面也能仿生细胞外基质。该复合支架综合了Col、CMC和Hep的优点及聚电解质刷的结构特点,不仅具有一定的机械强度可支撑组织再生,还能为细胞黏附、增殖和迁移提供一个良好的基质环境。本研究制备纳米纤维支架的方法简单,支架具有类似于静电纺丝组织工程支架的生物性能,有望作为新型组程支架应用于创伤修复和组织再生领域。