胶原/细菌纤维素复合材料的制备及性能研究

摘要

随着组织工程学的发展，人工皮肤支架材料的研究日益重要，开发性能更为优越的复合材料支架是目前的研究热点。细菌纤维素(简称BC)作为一种新兴的人工皮肤材料，具有很好的生物相容性和生物降解性。胶原(COL)是使用较为广泛的人工皮肤材料，具有低抗原性、生理活性等特点。本文探究了BC以及COL/BC复合材料在组织工程人工皮肤支架方面的应用。实验采用生物纳米技术，通过静置培养以及修饰培养基的方法制备了BC和COL/BC复合材料，利用SEM、TEM、XRD、ATR-FTIR、TG等检测手段以及压汞法、体外细胞培养实验等对BC和COL/BC的形貌、结构及性能进行了表征。 实验观察了BC的微观结构，测试了其应用于人工皮肤所要求的基本性质，包括孔径大小及分布、持水性、透湿性、力学性能、热稳定性、体外降解性能、生物相容性等。实验结果表明，BC具有三维空间网状结构，孔径分布范围主要在3.5～6500nm之间，平均孔径为960nm，BC具有较高的持水性。湿膜的断裂延伸率要高于干膜，而拉伸强度和杨氏模量远低于干膜。TG测试表明，BC具有良好的热稳定性，体外细胞培养实验证明BC具有很好的生物相容性。 采用生物纳米技术制备了COL/BC复合材料，通过SEM、EDS、TEM、XRD、ATR-FTIR对其进行了结构分析。SEM和TEM结果表明，COL/BC复合材料的三维网状结构中分布有胶状物质，且粘连情况明显。XRD结果表明复合材料中COL和BC不是简单的机械混合，而是存在物理化学相互作用。COL/BC透湿量随相对湿度的增大呈上升趋势，由于COL与水的结合作用，相对湿度较大时，COL/BC膜的透湿量比BC膜有所下降，随着相对湿度的降低，其透湿量与纯BC膜趋于一致，最低值亦满足人工皮肤要求。溶胀性能较BC有所提高。拉伸实验表明，COL/BC复合材料的杨氏模量较BC明显增大。DSC结果显示，在176℃条件下出现了胶原的玻璃化转变，与BC相比稍有下降，但仍能满足生物医用材料121℃灭菌的要求，热稳定性能良好。

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文摘

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第一章绪论

1.1概述

1.2生物医用材料

1.2.1生物医用材料的背景

1.2.2生物医用材料的分类

1.2.3生物医用材料的基本性能要求

1.3人工皮肤

1.3.1皮肤的结构

1.3.2皮肤替代物

1.3.3组织工程人工皮肤

1.4细菌纤维素

1.4.1细菌纤维素的性质

1.4.2 BC的改性

1.4.3 BC的应用

1.5论文研究背景、意义与内容

1.5.1实验研究背景及意义

1.5.2研究内容

1.5.3创新点

第二章人工皮肤用BC的性能研究

2.1引言

2.2实验材料和方法

2.2.1实验材料

2.2.2实验设备

2.2.3实验过程

2.2.4细菌纤维素的结构形貌

2.2.5细菌纤维素性能测试

2.3实验结果与讨论

2.3.1孔径与孔隙率

2.3.2持水性与溶胀性

2.3.3透湿性

2.3.4力学性能

2.3.5材料的热稳定性

2.3.6体外降解

2.3.7生物相容性

2.4本章小结

第三章COL/BC复合材料的制备及性能表征

3.1引言

3.2实验

3.2.1实验材料

3.2.2 BC及其复合材料的制备工艺

3.2.3复合材料表征方法

3.3实验结果与讨论

3.3.1复合材料结构分析

3.3.2持水性与溶胀性

3.3.3透湿性

3.3.4力学性能

3.3.5热稳定性

3.4本章小结

第四章全文结论

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢