论文部分内容阅读
论文基于静电纺丝技术,制备出PLA(polylactic acid)基支架材料:溶液静电纺PLA纤维支架,熔融静电纺PLA纤维支架及溶液静电纺PLA纱线支架。探讨了溶液静电纺成纤过程中纺丝液射流运动过程:超过临界电压后,纺丝液射流所受电相斥力与表面张力的相互作用,决定着射流从直线区域进入到鞭动区域时刻。而正是射流在鞭动区域的运动引起直径剧减,形成超细纤维。基于此,介入不同成分与组分的溶剂,以干涉纺丝液射流在运动过程所受的电相斥力对射流在运动过程,特别是鞭动区域的运动构成影响,成功调控制备出直径分布差异的溶液静电纺PLA纤维支架材料及溶液静电纺PLA纱线支架材料。分别借助Fridrikh S V模型与Rutledge G C模型,进一步探讨了不同溶剂成分与组分对溶液静电纺PLA纤维直径差异的调控机制。借助高速相机在纺丝过程中拍摄的射流照片,探讨了熔融静电纺成纤过程中聚合物射流的运动过程:超过临界电压后,喷丝口处聚合物熔滴从球形被拉伸成锥形,形成泰勒锥,射流向收集端作加速运动;射流运动过程中,表面张力与电相斥力之间的相互竞争作用决定了射流的鞭笞稳定性,进而决定了射流成纤时的细化程度。并基于熔融静电纺丝技术,制备出高度定向排列熔融静电纺PLA纤维支架材料。采用表面沉积的方法,分别对溶液静电纺PLA纤维支架和熔融静电纺PLA纤维支架进行表面Ti/Cu沉积处理。形貌观察发现:对于溶液静电纺PLA纤维支架,表面Ti/Cu沉积造成了纤维表面凹凸不平的类似多孔结构;而对于熔融静电纺PLA纤维支架,Ti/Cu以纳米级的颗粒沉积在纤维表面的部分区域,并在纤维表面呈岛状生长。接触角测试表明:溶液静电纺制备的PLA纤维支架具有一定的疏水性,而熔融静电纺PLA纤维支架则具有一定的亲水性;表面Ti/Cu沉积使溶液静电纺和熔融静电纺PLA纤维均具有较好的亲水性,特别是表面Ti沉积的熔融静电纺PLA纤维,亲水性大大增加,1s时间内,完全润湿。结合形貌观察结果,探讨Ti/Cu金属颗粒在PLA纤维基表面生长机理发现:在表面Ti/Cu沉积初始阶段,金属颗粒主要以核生长型在静电纺PLA纤维基表面进行生长。分别针对溶液静电纺PLA纤维支架材料,表面Ti/Cu沉积熔融静电纺PLA纤维支架材料以及静电纺PLA纱线支架材料的细胞相容性进行了研究。MTT (4-甲偶氮唑蓝)检测结果发现:NIH3T3细胞在表面Ti沉积的浸提液中,细胞活力随着培养时间的推移而增大,在72h时甚至超过未处理支架材料;体外毒性评定发现,表面Ti沉积样品,在24h时,具有轻微毒性,而到72h时,毒性逐渐消失至0级。而NIH3T3细胞在表面Cu沉积熔融静电纺PLA纤维支架材料浸提液中,细胞活力随培养时间推移稍有降低。体外毒性评定发现,24h,48h及72h时,Cu沉积熔融静电纺PLA纤维支架材料均表现出轻微毒性。对不同直径范围的溶液静电纺PLA纤维/纱线支架材料的增殖与粘附结果表明:纤维基支架材料均比浇铸膜支架材料更有利于NIH3T3细胞的粘附和增殖;培养72h后,NIH3T3细胞在所有PLA纤维基支架材料上以不同的增长率进行了增殖;纱线的加捻结构,对细胞在PLA纤维支架材料上的增殖有着较大影响;基于纤维之间孔隙结构差异,孔隙率等因素,无论是在不同直径分布的PLA纤维支架材料,还是纱线支架材料上,难以单独从细胞粘附和增殖,判断纤维直径对细胞生长情况的影响。