静电纺林蛙皮胶原蛋白/PLLA纳米纤维膜及性能研究

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创伤修复是一个复杂的生物学过程。为促进创伤修复,生物敷料被广泛使用。理想的创伤敷料需具有止血、保持创面湿润,允许空气与水的渗透,以及促进上皮组织形成等特性。其中采用静电纺丝技术制备的纳米纤维材料由于其具有较大的比表面积,较大的孔隙率,且能模仿细胞外基质的微环境,从而促进细胞的迁移与增殖。此外,纳米纤维弹性较大,易与创面贴合,能更好地覆盖和保护创面。胶原蛋白是组成人体的重要蛋白,其具有很好的生物相容性和生物可降解性,是制备医用创伤敷料的理想原材料,但由于其力学性能较弱,致使其在应用中受到限制,林蛙皮中含有丰富的具有特殊分子结构的、功能复杂多样的生物活性物质。本课题通过对废弃林蛙皮的循环利用,提取林蛙皮中的胶原蛋白,利用静电纺丝技术制备以林蛙皮胶原蛋白(Rana chensinensis skin collagen)为原料的纳米纤维膜,旨在提供具有较好力学性能和一定生物活性的可用于创伤修复的纳米纤维材料。通过酸酶提取法对林蛙皮中胶原蛋白进行提取,冻干处理后得到淡黄色絮状的胶原蛋白粉末,将胶原蛋白与左旋聚乳酸(PLLA)共混后进行静电纺丝。通过对静电纺丝工艺参数;纺丝电压、推进速度、针头直径、接收距离的优化,在质量分数一定的情况下,制备出一组纤维形貌均一、成纤效果好的纳米纤维膜。在共混纳米纤维膜中,随着PLLA含量的增多,collagen/PLLA纤维膜的力学性也能随之改善。同时,聚乳酸的加入使得胶原蛋白纳米纤维膜的带状纤维变成圆柱状纤维,同时使胶原蛋白纳米纤维表面的纹理在一定程度上有所加深,这将有助于后续细胞的黏附。经过傅里叶红外光谱测试,证明胶原蛋白与聚乳酸之间存在氢键的相互作用,这使得共混纳米纤维相对于纯collagen纤维及纯PLLA纤维具有更小的直径。接触角测试表明,当聚乳酸含量不小于50%时,collagen/PLLA纳米纤维膜表现出与纯PLLA纳米纤维膜一致的疏水性,这为collagen/PLLA纳米纤维膜在湿环境下的应用提供重要的意义。通过退火处理使PLLA重新结晶,通过拉伸断裂、DSC、XRD、纳米压痕等各项测试,对collagen/PLLA力学性能进行评价。退火处理使不同组分的collagen/PLLA纳米纤维膜的力学特征呈现有规律的变化,这种规律主要来自于PLLA的结晶行为。通过纳米压痕测试,随着PLLA的增多,纳米纤维膜的垂直于膜面方向的弹性模量值也逐渐提高。因此说明PLLA的添加可提高纤维膜平面本身及垂直于膜面方向的力学性能,使得林蛙皮胶原蛋白纳米纤维膜满足临床应用时所需的力学性能。
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