静电纺pHEMA平行纳米纤维在增强成纤维细胞功能上的应用

摘要

人体内有很多健康组织是由平行纤维组成的，如骨骼肌组织、神经组织和韧带成纤维组织。可见，平行纤维支架在维持和促进细胞更加自然生长的过程中起着关键的作用。
　　本论文选取聚2-羟乙基甲基丙烯酸甲酯（pHEMA）为基础材料，pHEMA具有优异的生物相容、无毒和可降解的特性，因此在生物医药各领域具有广泛的应用。首先，第一章综述了组织工程和静电纺丝技术的应用及发展，并论述了平行静电纺纳米纤维支架的制备方法及其在组织工程的应用。第二章探索pHEMA静电纺纳米纤维支架的制备工艺条件，如高聚物浓度、施加电压以及接收距离与纳米支架形貌和纳米支架直径的关系。实验表明：当高聚物浓度增大，接收滚筒收集到的串珠开始减少，但纤维数量增加；当施加的电压逐渐升高，支架直径随之减小，但当电压过大时，支架直径变得不均匀；当纺丝距离增大，支架直径随之增大，但在15cm时，支架直径大小分布最均匀；最终得到最佳制备条件：高聚物溶液浓度12％，施加电压25kV，接收距离15cm。
　　在此基础上，采用静电纺丝法制备不定向排列和平行排列的pHEMA纳米纤维支架。结果显示，当静电纺接收装置的旋转速率为300转/分钟时，接收滚筒收集到不定向排列的纳米纤维；当旋转速率为2000转/分钟时，接收滚筒收集到平行排列的纳米纤维。
　　再者，尽管pHEMA具有生物材料应有的优良特性，但pHEMA遇水发生溶胀，这是实现pHEMA作为生物支架材料亟待解决的问题。因此，第三章进一步对静电纺纳米纤维支架分别进行了冷冻干燥处理和热处理。实验结果表明：pHEMA纳米纤维支架浸没于水中的前24小时，经过冷冻干燥处理的支架比经过热处理的支架具有更好的抗溶胀性能；然而，随着浸没时间的增加，热处理方法对pHEMA纳米纤维支架溶胀性能的改善效果优于冷冻干燥处理方法；再者，水接触角测试、吸水量测试、XRD和FTIR光谱分析进一步证明了冷冻干燥和热处理方法均可提高pHEMA纳米纤维支架在水溶液中的稳定性。第四章细胞实验结果表明，两种后处理方法相比，人体真皮成纤维细胞（HDFs）在经过冷冻干燥处理的pHEMA纳米纤维支架上的吸附效果具有显著性的优势；而HDFs在经过热处理的pHEMA纳米纤维支架上的增殖效果具有显著性的优势。
　　总之，本论文证明了：pHEMA纳米纤维支架的结构特性及细胞行为与后处理方法有着密切的关系，冷冻干燥和热处理方法在提高pHEMA在组织工程上的应用有着巨大的发展潜力。此外，本文也表明平行pHEMA纳米纤维支架结构可诱导成纤维细胞的定向排列及其肌动蛋白细胞骨架的有序排列。最后，第五章采用新型气流气泡纺实现了平行纳米纤维支架的工业化生产。

目录

声明

第一章 引 言

1.1 组织工程

1.2 静电纺丝概述

1.3平行纳米纤维支架作为组织工程支架

1.4 本文研究内容、目的及意义

第二章 静电纺平行纳米纤维支架的制备

2.1 实验材料与方法

2.2 结果与讨论

2.3 本章小结

第三章 后处理方法对静电纺纳米纤维的改善

3.1 实验材料与方法

3.2 结果与讨论

3.3 本章小结

第四章 细胞与支架相容性的基础研究

4.1 实验材料与方法

4.2 结果与讨论

4.3 本章小结

第五章 气流气泡纺用于平行纳米纤维的产业化

5.1 气流气泡纺研究概况

5.2 实验材料与方法

5.3 结果与讨论

5.4 本章小结

第六章 结语

6.1 全文结论

6.2 创新点

6.3 本文的不足与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文、专利及获奖情况

致谢