骨組織工程用SF-PCL復(fù)合纖維膜的制備和性能優(yōu)化.pdf

1、骨組織工程是一門利用生物材料支架修復(fù)和改善骨組織缺損的新興學(xué)科。在骨組織工程當(dāng)中，一個(gè)理想的支架能夠模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)(ECM)，促進(jìn)細(xì)胞的黏附和增殖。靜電紡絲作為一種有效制備納米級(jí)甚至微米級(jí)纖維支架的方法，被越來越廣泛的應(yīng)用于骨組織工程領(lǐng)域。本文以絲素蛋白(SF)和聚己內(nèi)酯(PCL)作為靜電紡纖維支架的材料，制備出了應(yīng)用于骨組織工程領(lǐng)域的SF/PCL復(fù)合支架。在以甲酸(FA)為溶劑靜電紡SF/PCL(50∶50)的過程中，SF/PC

2、L/FA的紡絲液在靜置三個(gè)小時(shí)之后會(huì)出現(xiàn)明顯的相分離現(xiàn)象，而且這種相分離現(xiàn)象會(huì)對(duì)靜電紡絲的過程和纖維形貌以及結(jié)構(gòu)的均勻性產(chǎn)生許多不利的影響。到目前為止，很少有研究報(bào)道這一細(xì)微而又非常重要的問題?；诖耍疚膶?duì)SF和PCL的相分離現(xiàn)象產(chǎn)生的原因和其對(duì)紡絲過程的影響做了深入的探討。通過對(duì)不同條件下溶液相分離現(xiàn)象的觀察，考察了相分離產(chǎn)生的過程以及不同的溶質(zhì)比例對(duì)相分離的影響;通過掃描電子顯微鏡，傅立葉轉(zhuǎn)換紅外，熱重分析，接觸角測試，細(xì)胞的體外

3、實(shí)驗(yàn)以及MTT細(xì)胞增殖測試對(duì)不同接收時(shí)間所得到的SF/PCL納米纖維膜的形貌，組成成分和支架的生物學(xué)性能進(jìn)行評(píng)估。結(jié)果表明，在共混的溶液體系中，當(dāng)溶液中一種組分的含量高于30％的時(shí)候，紡絲液會(huì)在靜置3h之后發(fā)生明顯的分層現(xiàn)象，且在放置較長時(shí)間后不會(huì)恢復(fù);相分離會(huì)對(duì)納米纖維的形貌和支架的組成成分造成很大影響，纖維膜的掃描電鏡照片表明，在6-7h接收到的纖維膜中會(huì)出現(xiàn)較為明顯的纖維粘結(jié)，支架的紅外光譜表明，在0-1h接收得到的纖維膜中，各組

4、分的含量與紡絲液中各組分的含量一致為50％，在2-3h接收得到的纖維膜中，SF的含量為10％，當(dāng)紡絲進(jìn)行到6-7h的時(shí)候，纖維膜中SF的含量為65％，纖維膜中SF和PCL含量的不同會(huì)對(duì)支架的熱性能和親水性能產(chǎn)生較大影響。以甲酸為溶劑的相分離所導(dǎo)致的纖維膜形貌和結(jié)構(gòu)的不均勻性會(huì)使得纖維膜的生物學(xué)性能有很大的差別。
　　為了改善這種相分離的現(xiàn)象，本文在SF/PCL的紡絲液中加入少量的乙酸（HAc），持續(xù)攪拌5h后，可以看到溶液的相分離

5、現(xiàn)象得到了很大的改善。通過掃描電鏡，傅立葉轉(zhuǎn)換紅外，熱重分析，細(xì)胞的體外實(shí)驗(yàn)以及MTT細(xì)胞增殖測試，考察了不同接收時(shí)間所得到SF/PCL納米纖維膜的形貌，組成成分，以及生物學(xué)性能。結(jié)果表明所制備出的納米纖維支架的形貌和結(jié)構(gòu)較為均勻，且纖維的直徑較細(xì)，平均直徑為190±40nm，在不同時(shí)間接收得到的纖維膜中絲素和聚己內(nèi)酯的含量并未發(fā)生變化，細(xì)胞體外實(shí)驗(yàn)和MTT細(xì)胞增殖測試表明，改性后支架的生物學(xué)性能也得到很大的改善。
　　改性之后的

6、SF/PCL復(fù)合納米纖維支架由于孔徑較小，不利于細(xì)胞的遷移支架內(nèi)營養(yǎng)物質(zhì)的輸送，限制了其在骨組織工程中的應(yīng)用。因此，優(yōu)化SF/PCL納米纖維支架的孔徑，改善支架的性能是非常有必要的。本文設(shè)計(jì)了一系列的方法，對(duì)SF/PCL納米纖維支架的孔徑進(jìn)行了優(yōu)化。首先，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置制備出了具有較大孔徑的微米纖維支架，然后通過微納米對(duì)噴法，將微米纖維與納米纖維相結(jié)合，制備出了SF和PCL微納米復(fù)合纖維支架，其中微米纖維能夠給支架提供足夠大的孔徑，而

7、納米纖維能夠模擬天然的細(xì)胞外基質(zhì)，這些賦予了微納米纖維支架許多優(yōu)良的性能。最后通過改進(jìn)纖維的接收方法，一步法在一張纖維膜上得到具有不同微米纖維和納米纖維比例的微納米復(fù)合纖維支架。通過掃描電鏡，傅立葉轉(zhuǎn)換紅外，孔徑測試，小鼠成骨細(xì)胞的體外實(shí)驗(yàn)以及MTT細(xì)胞增殖測試評(píng)估了微納米纖維的表面形貌、組成成分、孔的性質(zhì)以及具有不同孔徑大小的微納米纖維支架對(duì)細(xì)胞黏附和增殖的影響。結(jié)果表明，通過改進(jìn)實(shí)驗(yàn)裝置所得到的微米纖維，直徑能達(dá)到10μm左右，支架