激光熔融静电纺丝法制备组织工程支架及其性能研究

摘要

组织工程支架作为研究组织工程的重要部分，直接关系到组织工程的进展与突破。而激光熔融静电纺丝技术是新兴的一种环境友好、高效的无溶剂纺丝技术，可以制得比表面积和孔隙率较高的三维互通网状结构，可以通过调整纺丝参数，对支架结构进行调控，能够模拟天然细胞外基质(ECM)的功能和结构特点。同时，有机/无机（有机）复合微纳米纤维能够实现材料间的优势互补，因此其成为研究热点。
　　本论文主要以被广泛用于组织工程研究的两种医用高分子聚合物聚乳酸(PLLA)和聚己内酯(PCL)及用于改性的纳米羟基磷灰石(nHA)无机粒子为基础，对电纺纤维支架的物性、生物可降解性及生物细胞相容性进行了研究，并对纤维支架的应用前景做了初步探讨。
　　1.采用激光熔融静电纺丝法制备PLLA和PLLA/nHA微/纳米纤维支架，通过SEM、EDS、XRD、DSC对纤维支架的多孔结构、nHA的成功添加及分散状态、结构和热学性能进行了分析，并对纤维支架进行体外降解和生物相容性评价实验。HEK293细胞在PLLA和PLLA/nHA(7％)纤维膜支架材料上细胞成活率分别为:96.84％和106.1％，与空白对照组100％相比，PLLA/nHA复合纤维膜支架材料上培养的细胞成活率有所提高。
　　2.采用激光熔融静电纺丝技术制备了PCL和PCL/nHA微/纳米复合纤维纤维支架，通过SEM、EDS、XRD、DSC、力学性能测试对纤维支架的微观形貌、元素含量、结晶性能、热稳定性和结晶度、力学性能进行了分析，其中复合材料的弹性模量在nHA含量为7％达到最大值63.56Mpa，nHA含量9％时断裂伸长率为343.23％，拉伸强度在nHA含量为3％时达到最大值3.32MPa，XRD分析表明nHA含量为7％时，分散最好。对PCL和PCL/nHA(7％)两组纤维支架进行了生物相容性评价实验，细胞存活率分别为:93.56％及102.7％。
　　3.充分利用PLLA、PCL、nHA的优势互补，构建类“三明治”结构的PLLA/PCL及PLLA/PCL/nHA层压复合多孔三维支架，通过SEM和WCA对支架的微观形貌及亲水性能进行了分析对比，并对其细胞成活率分析分别为113.2％和97.75％。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究背景

1．2 组织工程简介

1．2．1 组织工程

1．2．2 组织工程支架及制备方法

1．3 激光熔融静电纺丝技术

1．3．1 溶液静电纺丝法和熔融静电纺丝法的比较

1．3．2 熔融静电纺丝技术

1．4 激光熔融静电纺丝法简介

1．4．1 激光熔融静电纺丝的工作原理

1．4．2 激光熔融静电纺丝的特点

1．4．3 影响激光熔融静电纺丝的参数

1．5 本课题的研究内容及创新点

1．5．1 研究内容

1．5．2 创新点

第2章 静电纺丝法制备PLLA及PLLA／nHA纤维及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验原料及试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 PLLA及PLLA／nHA纤维的制备及静电纺丝过程

2．2．4 PBS缓冲溶液的制备及PLLA／nHA复合纤维膜降解实验

2．2．5 生物相容性评价

2．2．6 实验表征及测试

2．3 结果与讨论

2．3．1 熔融电纺PLLA／nHA复合纤维的FTIR分析

2．3．2 熔融电纺PLLA／nHA复合纤维的DSC分析

2．3．3 熔融电纺PLLA及PLLA／nHA复合纤维的体外降解

2．3．4 激光熔融电纺PLLA及PLLA／nHA纤维支架细胞生物性评价

2．4 小结

第3章 激光熔融静电纺丝法制备PCL及PCL／nHA纤维支架及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验原料及试剂

3．2．2 实验仪器

3．2．3 PCL及PCL／nHA纤维的制备及激光熔融静电纺丝过程

3．2．4 PBS缓冲溶液的制备及PCL／nHA复合纤维膜降解实验

3．2．5 生物相容性评价

3．2．6 实验表征及测试

3．3 结果与讨论

3．3．1 熔融电纺PCL／nHA复合纤维形貌

3．3．2 熔融电纺PCL／nHA复合纤维的EDS分析

3．3．3 熔融电纺PCL／nHA复合纤维的XRD分析

3．3．4 熔融电纺PCL／nHA复合纤维的DSC分析

3．3．5 熔融电纺PCL／nHA复合纤维的力学性能测试

3．3．6 熔融电纺PCL／nHA复合纤维的亲水性测试

3．3．7 熔融电纺PCL／nHA复合纤维的体外降解

3．3．8 表面形貌

3．3．9 细胞成活率分析

3．4 小结

第4章 激光熔融静电纺丝法制备PLLA／PCL／nHA复合纤维支架及细胞相容性评价

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 实验原料及试剂

4．2．2 实验仪器

4．2．3 PCL及PCL／nHA纤维的制备及激光熔融静电纺丝过程

4．2．4 生物相容性评价

4．2．3 实验表征及测试

4．3 结果与讨论

4．3．1 复合纤维支架形貌

4．3．2 亲水性测试

4．3．3 表面形态观察

4．3．4 细胞成活率分析

4．4 小结

第5章 结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢