丝素基纳米纤维膜的可控制备及在皮肤烫伤修复中的应用

摘要

静电纺丝是一种相对简单的可制备连续亚微米级至纳米级纤维的技术。静电纺纤维膜具有比表面积大和孔隙率高等优点，且膜结构与天然细胞外基质类似，因此广泛应用在组织工程支架领域。鉴于组织工程对支架材料的要求，需要选择生物相容性好、力学强度高和可生物降解的材料。
　　本文将再生丝素蛋白(SF)和明胶(GE)按不同质量比溶于六氟异丙醇(HFIP)中，然后采用静电纺丝方法制备SF/GE共混纳米纤维膜。并用扫描电子显微镜(SEM)、孔径分析仪(PSDA)、傅里叶红外光谱仪(FT-IR)和力学性能测试等手段表征纤维膜的形貌、结构和力学性能。结果表明，随GE含量的增大，纤维的平均直径和孔径都增大。GE加入后有利于纤维膜韧性的提高，而断裂强度却降低。鉴于组织工程支架对材料力学性能的要求，选择SF/GE质量比为75/25的支架材料进行后处理研究。
　　为了提高静电纺丝支架的水稳定性，用戊二醛蒸汽对材料进行交联。通过对比交联后纤维膜的溶胀情况，选择合适的交联时间为48h。交联后支架的断裂强度提高，韧性下降。
　　为了一定程度上提高支架的力学性能，采用同轴静电纺丝方法制备以SF/GE共混物为皮层、聚己内酯为芯层的皮-芯结构纳米纤维支架。探讨了不同芯层浓度对支架的形貌、结构和力学性能的影响。结果表明，SF/GE-PCL复合纳米纤维表面光滑且有明显的皮-芯结构。随芯层浓度由4％提高到10％，复合纳米纤维的平均直径从256nm提高到941nm;纤维膜的平均孔径从0.576μm增大到1.018μm，纤维膜的断裂强度和断裂应变均增大。同时，XRD结果进一步表明芯层浓度和同轴静电纺丝过程对纳米纤维膜的结晶结构具有明显的影响。
　　MTT法是一种常用的评价支架细胞毒性的方法。本文最后通过该方法对支架进行细胞毒性评价。结果表明，人皮肤成纤维细胞(HSF)可以很好地在SF/GE共混支架及SF/GE-PCL皮-芯结构支架上黏附、生长和增殖，且该支架具有良好的生物相容性。通过体内实验表明，SF/GE支架对烫伤具有较好的修复效果，能促进血管的形成，并减少疤痕的形成。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 皮肤组织工程的研究进展

1．1．1 组织工程概念、原理及方法

1．1．2 皮肤的结构与组成

1．1．3 皮肤组织工程研究现状

1．2 静电纺丝

1．2．1 静电纺丝的发展

1．2．2 静电纺丝的原理

1．2．3 静电纺丝的影响因素

1．2．4 静电纺丝的应用

1．3 皮肤组织工程支架用材料的研究进展

1．3．1 静电纺丝素在组织工程支架中的研究现状

1．3．2 静电纺明胶在组织工程支架中的研究现状

1．3．3 静电纺聚己内酯在组织工程支架中的研究现状

1．4 论文研究目的、意义和内容

1．4．1 本文研究目的及意义

1．4．2 本文的研究内容

第二章 丝素／明胶共混复合纳米纤维膜的制备及性能研究

2．1 引言

2．2 实验部分

2．2．1 实验材料及试剂

2．2．2 实验仪器

2．2．3 材料制备

2．2．4 材料的结构及性能表征

2．3 结果与讨论

2．3．1 静电纺丝工艺参数的确定

2．3．2 静电纺SF／GE共混纳米纤维膜的表面形貌分析

2．3．3 交联后SF／GE水稳定性的测试

2．3．4 静电纺SF／GE共混纳米纤维膜的孔径分析

2．3．5 静电纺SF／GE共混纳米纤维膜分子结构分析

2．3．6 静电纺SF／GE共混纳米纤维膜的力学性能

2．4 本章小结

第三章 丝素／明胶-聚己内酯皮-芯结构复合纳米纤维膜的制备及性能研究

3．1 引言

3．2 实验部分

3．2．1 实验材料

3．2．2 实验仪器

3．2．3 不同芯层浓度的丝素／明胶-聚己内酯皮-芯结构复合纳米纤维膜的制备

3．2．4 材料的结构及性能测试

3．3 结果分析

3．3．1 不同芯层浓度对SF／GE-PCL皮-芯结构复合纳米纤维形貌和直径的影响

3．3．2 不同芯层浓度的SF／GE-PCL皮-芯结构复合纳米纤维的透射电镜表征

3．3．3 不同芯层浓度的SF／GE-PCL皮-芯结构复合纳米纤维膜的孔径分析

3．3．4 同轴静电纺SF／GE-PCL皮-芯结构复合纳米纤维膜的红外光谱分析

3．3．5 同轴静电纺SF／GE-PCL皮-芯结构复合纳米纤维膜的X-射线衍射分析

3．3．6 同轴静电纺SF／GE-PCL皮-芯结构复合纳米纤维膜的力学性能分析

3．4 本章小结

第四章 丝素基复合纳米纤维膜在皮肤烫伤修复中的应用

4．1 引言

4．2 实验主要仪器与试剂

4．2．1 实验主要试剂

4．2．2 实验主要仪器

4．2．3 实验动物

4．3 实验方法

4．3．1 支架的制备及灭菌

4．3．2 人皮肤成纤维细胞的培养

4．3．3 人皮肤成纤维细胞在支架材料上的接种

4．3．4 MTT法检测细胞毒性

4．3．5 细胞在支架上的形态学观察

4．3．6 烫伤模型的制备

4．3．7 动物实验操作

4．3．8 烫伤模型的创面观察及病理组织学检测

4．3．9 创面皮肤内层扫描电镜观察

4．4 结果讨论

4．4．1 HSF在静电纺SF／GE共混纳米纤维支架上的黏附和增殖情况分析

4．4．2 HSF在同轴静电纺SF／GE-PCL皮-芯结构支架上的黏附和增殖情况分析

4．4．3 HSF在SF／GE共混及SF／GE-PCL皮-芯支架上的黏附和增殖情况分析

4．4．4 HSF在支架上的形貌分析

4．4．5 动物实验过程中小鼠的数码照片结果分析

4．4．6 马森三色染色结果分析

4．4．7 皮肤内层胶原纤维束排列情况分析

4．5 本章小结

第五章 总结及展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

硕士期间发表的文章

致谢