取向多孔超細(xì)纖維的制備及其對細(xì)胞行為的影響研究.pdf

1、在細(xì)胞與支架的相互作用研究中，已經(jīng)證明許多類型的細(xì)胞能通過“接觸引導(dǎo)”現(xiàn)象響應(yīng)局部的介觀、微觀和納米級的拓?fù)湫盘?它們能夠影響細(xì)胞的行為和功能，包括細(xì)胞的黏附、增殖、形貌、取向、遷移以及分化等。電紡絲是一種通用的能獲得直徑在十幾納米到幾微米的超細(xì)纖維制備方法，由于電紡纖維在尺寸和形態(tài)上所具有的獨(dú)特的仿生特性及良好的細(xì)胞和組織相容性而在組織工程仿生支架的構(gòu)建方面有著較好的發(fā)展前景，現(xiàn)已成為當(dāng)今組織工程再生醫(yī)學(xué)支架材料研究的熱門。但是，對于

2、電紡纖維結(jié)構(gòu)的多級微納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，尤其是單根纖維表面的納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)如何影響細(xì)胞功能的研究，目前則還較少有人關(guān)注?；诖?，本研究擬通過使用一種新穎的穩(wěn)定射流電紡絲技術(shù)制備具有多級取向微納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的纖維膜，然后探索這種微納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對人的血管平滑肌細(xì)胞行為的影響。
　　本文報(bào)道了在電紡生物可降解聚乳酸(PLLA)過程中的一些關(guān)鍵溶液參數(shù)（包括溶劑、聚合物分子量和濃度）和紡絲參數(shù)（包括電壓和注射速率）對穩(wěn)定射流段長度的影響，因?yàn)樾纬勺?/p>

3、夠長的穩(wěn)定段射流是采用穩(wěn)定射流電紡絲法制備取向超細(xì)纖維的前提條件。結(jié)果顯示，選用低介電常數(shù)的溶劑、高溶液粘彈性（如:高分子量的PLLA和溶液濃度）以及高注射速率和合適的電壓條件下能夠形成較長的穩(wěn)定射流段。進(jìn)而，我們探索了穩(wěn)定射流段長度對PLLA纖維多級取向結(jié)構(gòu)的調(diào)控作用，包括纖維的宏觀取向度、纖維表面微孔的伸長方向和纖維中聚合物分子鏈的取向結(jié)構(gòu)。我們也發(fā)現(xiàn)隨著穩(wěn)定射流段長度的增加，PLLA纖維的結(jié)晶度在增加。之后，研究了PLLA纖維的機(jī)

4、械性能與穩(wěn)定射流段長度的相關(guān)關(guān)系，發(fā)現(xiàn)它們之間存在一個(gè)正相關(guān)關(guān)系。因此，通過本部分研究工作能夠確認(rèn)穩(wěn)定射流段長度與宏觀取向度、內(nèi)部分子結(jié)構(gòu)和機(jī)械性能之間存在一定的相關(guān)性。
　　利用上面介紹的穩(wěn)定射流電紡絲方法通過改變環(huán)境濕度制備纖維表面具有可調(diào)納米級拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)的高度取向超細(xì)聚乳酸纖維。進(jìn)而，從纖維的形貌、表面粗糙度、孔隙率、蛋白吸附、酶降解和拉伸性能方面評價(jià)了這種PLLA纖維。發(fā)現(xiàn)環(huán)境濕度大時(shí)有利于增加纖維的孔徑和孔數(shù)、粗糙度、比表

5、面積，導(dǎo)致更高的蛋白吸附和纖維降解速率。然后研究了纖維表面納米拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)對人的血管平滑肌細(xì)胞行為的影響，包括黏附、取向、活力、增殖和分化等。結(jié)果表明，培養(yǎng)在取向PLLA纖維上的人血管平滑肌細(xì)胞展現(xiàn)一個(gè)伸長和取向的形貌。隨著纖維表面的孔隙率的增加更有利于細(xì)胞的黏附、活力、增殖、細(xì)胞核的伸長和取向及膠原的合成。值得注意的是，在表面具有更大孔徑和更多孔的纖維上的細(xì)胞表現(xiàn)為優(yōu)先的沿纖維軸向伸長和取向。這種人血管平滑肌細(xì)胞與取向PLLA超細(xì)纖維之間