CS/PCL腹腔镜术后防粘连膜的制备与性能研究

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腹腔镜手术组织损伤小、安全性高且术后恢复时间较短,但仍有超过50%的患者存在不同程度的术后粘连。通过物理屏障作用阻断创口与其他部位间的接触是目前最直接有效的方式。与凝胶类和溶液类防粘连产品相比,膜类产品具有物理屏障作用佳、作用时间较长等优势,因此在腹腔镜术后防粘连领域具有广泛应用。在膜类防粘连材料中,静电纺丝膜孔隙率高、比表面积大,有利于营养物质的渗入及炎症的抑制,是一种理想的防粘连结构。壳聚糖(CS)是一种生物相容性好、防粘连作用佳、抑炎效果优异的常见防粘连材料,但溶解性差、可纺性不佳且质硬易碎,因此在膜类防粘连材料中的广泛应用受到限制。聚己内酯(PCL)生物安全性高、价格低廉、可纺性好、机械性能柔软、可生物降解,是一种性能理想的防粘连辅助材料。本课题基于产品开发制备过程的成本、环保、生物安全等要求,采用等离子辅助表面涂覆和混纺两种工艺分别制备CS/PCL纤维膜,并对其理化性能及模拟腹腔镜术后防粘连膜应用环境下进行测试与分析,主要研究内容如下:(1)纯CS电纺膜的制备与形貌分析。将乙酸和水的混合溶液作为溶剂,采用静电纺丝技术纺制了2%、3%和4%(w/v)的纯CS电纺膜,其在SEM下呈“液珠”状,无纤维结构,后续应考虑其他方案。(2)涂覆CS的PCL防粘连膜的制备及其基本理化性能的研究。采用O2等离子体对PCL电纺膜进行改性处理,再通过浸渍法将不同浓度的CS涂覆在PCL膜表面。随着CS溶液浓度的增大,纤维的平均直径略有增大。FTIR测试表明,表面涂敷CS的PCL膜中的CS和PCL仅为物理共混。XRD测试表明,表面涂覆CS后材料的结晶度提高。DSC、TGA测试表明,相比PCL膜,等离子辅助CS涂覆后的纤维膜的热分解温度有所下降,熔融温度略有增大。接触角测试表明涂敷CS的PCL膜在1分钟内接触角均可降为0°,具有良好的亲水性。拉伸测试结果表明,相比纯PCL膜,表面涂敷CS的PCL膜的断裂强度和断裂伸长率均有所下降。优选断裂强度>2MPa,断裂伸长率>20%的表面涂敷CS浓度为5%(w/v)的PCL膜进行后续研究。(3)CS/PCL混纺膜的制备及其基本理化性能的研究。纺制了PCL与CS质量比为9:1到5:5的共混静电纺丝膜。加入CS后,纤维直径显著减小,不到纯PCL膜纤维直径的1/5。随着混纺膜中CS含量的增加,纤维平均直径由0.093μm增大到约0.199μm,纤维不匀率也有所增大。FTIR测试表明CS和PCL仅为物理共混。XRD测试表明,随着CS质量分数增加,材料结晶度先增大后减小。DSC、TGA测试表明,相比纯PCL膜,CS/PCL混纺膜的热分解温度有所下降,熔融温度略有增大。加入CS后纤维膜的水接触角从130°下降到50°以下。拉伸测试结果表明,加入CS后纤维膜更为硬挺,材料的断裂强度和模量均有所增加,断裂伸长显著下降。(4)CS/PCL纤维膜在模拟应用环境下的性能研究。相比纯PCL纤维膜,加入CS后纤维膜的弯曲变形能力和弯曲弹性均下降。涂敷CS的PCL膜的弯曲性能远不及混纺膜。CS/PCL混纺膜均具有较好的体液浸润性,且浸泡前后纤维形态无明显变化,不会产生材料溶胀。成纤维细胞黏附实验表明,纤维膜上的细胞均呈现良好的形貌。相比纯PCL纤维膜,混纺纤维膜的细胞黏附数量显著下降。其中,CS质量分数分别为30%和40%的CS/PCL混纺纤维膜细胞数量仅为纯PCL膜的60%左右,防细胞黏附作用最为显著。综上所述,本课题分别采用等离子体辅助表面涂覆和共混两种工艺分别制备了CS/PCL纤维膜,对纤维膜的基本理化性能及模拟腹腔镜术后防粘连膜应用环境下的性能进行测试与分析。基于原料成本、可纺性、力学性能及防细胞黏附的效果,优选CS质量分数为30%的CS/PCL混纺膜用于未来腹腔镜术后防粘连膜的应用研究。
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