静电纺纳米纤维交联体系的构建与评价研究

摘要

静电纺丝技术是现阶段一种制备数十到数百纳米纤维的有效方法。由于生物高分子具有良好的生物相容性,近年来国内外都对生物高分子的静电纺丝做了大量的研究。这种静电纺生物高分子在组织工程支架、组织修复等方面具有独特的优势。胶原蛋白,明胶,壳聚糖等天然生物材料具有良好的生物和化学特性。它们来源广泛;具有低抗原性、良好的生物相容性、生物可降解性且在体内一定时间内分解成易于吸收的小分子,具有较好的可溶解性,官能团多容易改性,易于细胞在其材料表面增殖生长。胶原蛋白与明胶,壳聚糖从仿生角度出发生物医学领域均具有广泛的应用前景。经过多年的生物和临床应用,人们发现他们作为生物支架材料的不足,这严重制约着其良好特性的发挥。人们发现,天然生物材料力学强度不大,不能承受作为体内组织器官的力学环境的要求。因此对他们进行交联改性研究就显得非常必要,而它们常采用的传统交联方法大都使用化学合成类交联剂,而这类交联剂本身均具有很高或相对较高的细胞毒性,导致所得的生物材料在植入人体以后,会影响受体正常组织的生长。
　　基于对以往已经应用在胶原蛋白,多糖的各种物理和化学交联改性方法的总结,本文从降低交联剂对交联制品毒性的角度出发,通过对交联剂的筛选,制备了以天然化合物京尼平(Genipin)为交联剂的共混明胶静电纺纳米纤维、蒸汽交联明胶静电纺膜及胶原蛋白—壳聚糖复合蒸汽交联静电纺纳米纤维,并对其形态(SEM)、X衍射(XRD)、热分析(DSC、TG)、亲疏水性、力学性能及生物相容性进行了研究。结果表明京尼平作为交联剂并进能够有效改进材料的物化性能,并且有良好的生物相容性,从而建立了明胶、胶原-壳聚糖无毒化的交联方法。据此又制备了以京尼平为交联剂的明胶支架、壳聚糖-胶原蛋白复合支架材料,开发出了可望用于组织工程的支架材料。

目录

摘要

Abstract

第一章 绪论

1.1 组织工程与生物材料

1.1.1 组织工程

1.1.2 生物材料

1.2 静电纺生物高分子纳米纤维

1.2.1 纳米纤维与静电纺丝

1.2.2 生物高分子的静电纺丝

1.3 天然高分子材料交联改性

1.3.1 交联的基本原理及方法

1.3.2 天然生物交联剂京尼平

1.4 本文的研究内容与意义

1.5 本文的主要创新点

第二章 静电纺共混明胶/京尼平纳米纤维膜的制备与表征

2.1 引言

2.2 实验部分

2.2.1 实验材料和仪器

2.2.2 共混明胶纳米纤维的制备

2.2.3 测试与表征

2.3 结果与分析

2.3.1 扫描电镜测试

2.3.2 热分析

2.3.3 X衍射分析

2.3.4 亲疏水性测试

2.3.5 拉伸力学性能测试

2.4 本章结论

第三章 蒸汽交联法改性电纺明胶纳米纤维

3.1 引言

3.2 实验部分

3.2.1 实验材料和仪器

3.2.2 蒸汽型明胶纳米纤维的制备

3.2.3 测试与表征

3.3 结果与分析

3.3.1 扫描电镜测试

3.3.2 热分析

3.3.3 X衍射分析

3.3.4 亲疏水性测试

3.3.5 拉伸力学性能测试

3.4 本章结论

第四章 戊二醛与京尼平改性胶原蛋白/壳聚糖纳米纤维

4.1 引言

4.2 实验部分

4.2.1 实验材料和仪器

4.2.2 纳米纤维制备与交联

4.2.3 测试与表征

4.3 结果与分析

4.3.1 扫描电镜测试

4.3.2 红外光谱分析

4.3.3 X衍射分析

4.3.4 热分析

4.3.5 亲疏水性测试

4.3.6 拉伸力学性能测试

4.4 本章结论

第五章 交联静电纺纤维的生物相容性评价

5.1 引言

5.2 实验部分

5.2.1 实验材料和仪器

5.2.2 材料准备

5.2.3 细胞培养

5.3 结果与讨论

5.3.1 内皮细胞黏附与增殖实验

5.3.2 苏木精-伊红染色实验

5.4 本章结论

参考文献

附录 攻读硕士学位期间科研及发表论文情况

致谢