丝素/聚乳酸—乙醇酸共混纳米纤维膜制备及孔结构控制

摘要

再生丝素蛋白(SF)是一种具有良好生物性能的天然高分子材料，基于组织工程支架应用的力学性能要求，论文通过将具有良好力学性能的人工合成聚合物—聚乳酸-乙醇酸(PLGA)掺杂到SF溶液中，进行共混静电纺丝，并对制备的共混纳米纤维膜使用甲醇改性处理，用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅立叶红外光谱分析仪(FT-IR)、多功能拉伸仪对共混纳米纤维膜的形貌、分子结构、力学性能进行表征。结果表明:共混纳米纤维膜具有良好的表面形貌，随着PLGA含量的增加，纤维直径逐渐变粗;PLGA的掺杂并不影响SF的分子结构，两者只是简单的物理混合;掺杂PLGA后纤维膜的力学性能有了明显的改善，随着PLGA含量的增加，共混纳米纤维膜的断裂应力和拉伸破坏应变都增大。共混纳米纤维膜经过甲醇处理以后变得不溶于水，纤维直径增大，纤维膜的断裂应力变大，但是韧性降低。
　　为了满足共混纳米纤维膜应用在组织工程支架时细胞可以长入支架内部的要求，论文着重对共混纳米纤维膜孔结构（孔径、孔隙率）的调控方法进行研究。纤维直径是影响纤维膜孔径、孔隙率的重要因素。因此论文通过改变纺丝液流率和采用不同粗细的纺丝喷头制备不同纤维直径的纤维膜。用场发射扫描电镜(FE-SEM)、傅立叶红外光谱分析仪(FT-IR)、多功能拉伸仪、孔径分析仪以及液体置换法对共混纳米纤维膜的形貌、分子结构、力学性能、孔径以及孔隙率进行表征和测试。结果表明:改变纺丝流率以及采用不同粗细的纺丝喷头均可以得到形貌良好的共混纳米纤维膜。提高纺丝流率或者采用内径较粗的纺丝喷头时，都会提高纤维的直径，随着纤维直径的增加，纤维膜的孔径、孔隙率变大。当纺丝液流率增大到0.06mL/min时，纤维直径增大到443±88nm，纤维膜的平均孔径增大到1.94μm，孔隙率增大到81％，但是拉伸强度却下降了0.5MPa。当采用的纺丝口径为1.54mm时，纤维的直径增大到672±98nm，纤维膜的平均孔径增大到3.08μm，孔隙率增大到85％，但是拉伸强度下降了0.3MPa。
　　改变纤维的直径只能在一定程度上调节纤维膜的孔结构（孔径、孔隙率），为了更大程度的调控纤维膜的孔结构（孔径、孔隙率），论文在第四章引入了湿法静电纺的方法。利用溶液接收来代替传统的平板接收，然后再用真空冷冻干燥机将纤维膜固定成型，用场发射扫描电镜(FE-SEM)、液体置换法对共混纳米纤维膜的形貌以及孔径、孔隙率进行测试和表征。结果表明:利用湿法静电纺的方法得到的纳米纤维膜具有海绵状的3-D结构，纳米纤维膜的孔径、孔隙率分别达到了16μm、91％。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 引言

1．2 组织工程

1．2．1 组织工程概念

1．2．2 组织工程支架

1．2．3 组织工程支架制备方法

1．3 静电纺丝

1．3．1 静电纺丝原理及其影响因素

1．3．2 静电纺丝在组织工程方面的应用

1．4 静电纺支架孔结构(孔径、孔隙率)的调控方法

1．5 丝素蛋白及聚乳酸-乙醇酸共聚物在组织工程中的应用

1．5．1 丝素蛋白在组织工程中应用的研究进展

1．5．2 聚乳酸-乙醇酸共聚物(PLGA)在组织工程中应用的研究进展

1．6 研究的目的和意义

第二章 再生丝素蛋白／聚乳酸-乙醇酸共混纳米纤维膜的制备及性能

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 主要试剂与仪器

2．2．2 静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的制备

2．2．3 结构表征和力学性能测试

2．3 结果与讨论部分

2．3．1 SF／PLGA共混纳米纤维膜的性能研究

2．3．2 甲醇处理SF／PLGA共混纳米纤维膜的性能研究

2．4 结论

第三章 纺丝流率、口径对静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜孔结构的影响

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 主要试剂

3．2．2 主要仪器

3．2．3 静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的制备

3．2．4 结构表征和力学性能测试

3．3 结果与讨论部分

3．3．1 静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的形貌

3．3．2 静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的结构

3．3．4 静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的孔径以及孔隙率分析

3．3．3 静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的力学性能

3．4 结论

第四章 湿法静电纺对SF／PLGA共混纳米纤维膜孔结构的影响

4．1 引言

4．2 实验部分

4．2．1 主要试剂与仪器

4．2．2 SF／PLGA共混纳米纤维膜的制备

4．2．3 结构表征

4．3 结果与讨论部分

4．3．1 湿法静电纺SF／PLGA共混纳米纤维膜的形貌

4．3．2 SF／PLGA共混纳米纤维膜的孔径以及孔隙率分析

4．4 结论

第五章 全文总结

参考文献

攻读硕士期间发表论文

致谢