生物医用材料(Biomedical Materials)是当代材料学科的一个重要分支,常用作对生物体开展诊断、治疗、替换或修复损伤器官组织或改善其相关功能的材料,同时也是人工组织和医疗器械的研究基础。随着相关新材料和新技术的不断涌现,生物医用材料正经历一个蓬勃发展的势头。静电纺丝和静电喷雾是近20年来发展的纳米材料制备技术,二者原理共通,都是带电溶液通过电场力驱动,在装置收集。高浓度的溶液中分子链缠结度高,形成纤维;低浓度溶液分子链缠结度较低,会在电场和表面张力的共同作用下形成微球,即静电喷雾。基于静电纺丝/静电喷雾工艺的多功能性、参数调控灵活性以及所制备的超细纤维/微纳粒子具有多样性结构与性能,可在微观和宏观结构层面直接或间接仿生天然组织用于组织修复或重建,使其在生物医学领域的应用具有独到的优势。本论文涉及具体内容如下:一、静电纺/静电喷制备复合膜材料在皮肤烧伤修复中的应用初探:烧伤皮肤修复是一个相对复杂的过程,通常伴随炎症反应、细胞增殖和基质重建的发生,这三个阶段在时间上互相重叠。现有的伤口敷料大多只能针对单一阶段进行维护,并不能取得良好全面的修复效果。本研究利用静电纺丝制备了一种核/壳结构纤维膜,结合烧伤皮肤修复过程的特点,在核层和壳层负载不同功能性药物用于针对性修复;随后采用静电喷雾工艺在膜的“外表面”构建一层“类荷叶”微纳结构超疏水性层,用以阻止外界细菌或其他微生物的粘附。我们考察了静电纺丝核/壳结构对梯度药物控释的影响,并对其“外表面”微纳结构与细菌间的相互作用做了系统研究。结果发现,本研究制备的表面微纳结构修饰的电纺核/壳纤维膜材料可有效控制药物的梯度释放且电喷粒子构建的超疏水表面具有防止细菌二次感染的良好效果。二、静电纺纤维为骨架的双重结构一体化水凝胶材料在关节软骨修复中的应用探究;关节软骨损伤常伴随软骨下骨连带性的破坏,单一结构修复材料并不能满足修复需求,不同结构分别修复很难在时间上同步,并破坏空间上组织的完整性;本研究仿生天然关节软骨制备了一种双重结构一体化水凝胶材料,并将静电纺丝制备的纤维膜为骨架与之结合,组装为类“钢筋混凝土”结构,以提高水凝胶材料的机械性能及整体性。随后我们考察了纤维骨架结构对一体化水凝胶材料的理化性能和生物学性能的影响,并优化参数,建立关节损伤动物模型体内植入。结果显示电纺纤维的加入可有效提高水凝胶材料的力学性能,且该复合水凝胶材料具有良好生物相容性和体内替代修复效果。三、静电纺丝人工角膜修复材料的制备及其应用研究:角膜移植是应对角膜病变最有效的治疗手段,然而存在供体匮乏的缺陷,因此本研究采用静电纺丝工艺在传统浇筑工艺制备的膜材料表面构筑一层纤维膜,并在两层膜材料中负载抗菌药物,根据二者的结构、性能及降解速率的差异来控释药物。我们研究了静电纺丝双层膜材料与其他结构膜材料的性能差异以及动物角膜移植修复效果,从结果可以看出静电纺丝双层角膜修复材料可显著降低细菌感染及炎症反应发生且具有良好的角膜修复效果。四、静电喷粒子模板法高分子囊泡的制备及作为有效药物递送载体的探究;高分子囊泡是一种高效的药物负载体系,既能负载亲水性药物亦能负载疏水性药物。然而传统制备方法(膜再水合法)获得的高分子囊泡粒度分布较宽直接影响载药效率和细胞给药效率。本研究提供一种简单有效的静电喷雾粒子模板法制备高分子囊泡可有效避免粒径分布不均的缺陷。通过理化性能表征和细胞吸收实验与传统工艺制备的囊泡相比较,我们发现该模板法制备的高分子囊泡粒径均一、尺寸可控且具有较高的载药效率和细胞吸收效率。