电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维的制备与表征

摘要

电纺是一种方法简单、成本低廉的技术，能够有效制备聚合物纳米纤维支架。电纺制备的纳米纤维支架能够很大程度地模仿天然细胞外基质的结构和功能，而且纳米纤维具有很高的比表面积和孔隙率，非常有利于细胞粘附、繁殖和分化，在组织工程领域具有潜在的应用。 本文研究了壳聚糖(CS)/聚乙烯醇(PVA)的电纺。采用扫描电镜(SEM)考察了纺丝液浓度、组分配比、挤出速度、电压和极距对电纺纤维形貌的影响；采用原子力显微镜(AFM)考察了电纺纤维的表面形态；采用扫描电镜能谱(EDX)分析了电纺纤维膜中纤维和液滴的成分；采用红外光谱(FT-IR)、差示扫描量热(DSC)、X射线衍射(XRD)等方法分析了电纺纤维中CS与PVA分子间的相互作用。 结果表明，通过CS与PVA共混可以有效提高溶液的可纺性，制备了直径在73～147nm，且分布较为均匀的电纺纤维。当纺丝液浓度为5％(w/v)时，得到的电纺纤维与液滴共存，且纤维形态较差；当纺丝液浓度为8％(w/v)时，得到的电纺纤维形态较佳。当CS质量比小于70％时，溶液的可纺性较好，纤维直径随着壳聚糖含量的增大而减小。在10％(v/v)和30％(v/v)的醋酸(HAc)浓度下，电纺只能得到与液滴共存的纤维；在50％(v/v)和70％(v/v)的浓度下，电纺得到了形态良好而均一的纳米纤维。随着挤出速度的增大，电纺纤维直径有逐渐增大趋势，挤出速度为0.5-0.8mL/h时得到的纤维形貌最佳。随着纺丝电压的增大，电纺纤维直径有增大趋势，在40kV下得到的纤维形态最佳。随着极距的增大，电纺纤维直径先减小后增大，分散性逐渐变差，极距在11-16cm时得到的纤维形貌最佳。电纺纤维的直径大小随着喷丝口内径的增大而先增大后减小；随着喷丝口内径的增大，电纺纤维的直径分布逐渐变窄。通过戊二醛蒸汽或无水乙醇的处理，都可以使电纺CS/PVA纤维交联或固化，提高了纤维的耐湿性，使电纺膜在水中保持原来的纳米结构及高孔隙率，在组织工程领域具有很好的应用前景。AFM照片观察到CS/PVA纤维为表面光滑的圆柱形。EDX分析显示，电纺膜中的纤维和液滴都存在N元素，说明纤维和液滴中都有CS的存在，也就是意味着在电纺过程中并没有产生CS和PVA之间的分离。FT-IR、DSC和XRD分析表明电纺纤维的CS和PVA两组分之间有强烈的氢键作用；CS组分的加入使得电纺纤维的结晶微结构不好。

目录

文摘

英文文摘

声明

第一章文献综述

1.1组织工程和组织工程用生物材料

1.1.1组织工程学的概念和原理

1.1.2组织工程用生物材料

1.2纳米纤维组织工程支架和电纺技术

1.2.1纳米纤维支架的优势

1.2.2电纺技术在构建纳米纤维支架中的应用

1.3电纺法制备壳聚糖纳米纤维的研究进展

1.3.1纯壳聚糖的电纺研究

1.3.2壳聚糖的共混电纺研究

1.4本课题的提出

第二章电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维的制备

2.1实验方法

2.1.1原料

2.1.2仪器

2.1.3壳聚糖原料的表征

2.1.4纺丝溶液的配置

2.1.5纺丝溶液性质的测定

2.1.6电纺壳聚糖/聚乙烯醇纳米纤维的制备

2.2结果与讨论

2.2.1壳聚糖脱乙酰度和粘均分子量的测定

2.2.2纺丝溶液的性质

2.2.3不同条件对电纺纤维形貌的影响

2.2.4纳米纤维的耐水性实验和固化

2.3小结

第三章电纺壳聚糖/聚乙烯醇纤维的表征

3.1实验部分

3.1.1电纺纤维膜的制备

3.1.2电纺膜的AFM分析

3.1.3电纺膜的扫描电镜EDX分析

3.1.4电纺膜的FT-IR分析

3.1.5电纺膜的DSC分析

3.1.6电纺膜的XRD分析

3.2结果与讨论

3.2.1电纺膜的AFM分析

3.2.2电纺膜的扫描电镜EDX分析

3.2.3电纺膜的FT-IR分析

3.2.4电纺膜的DSC分析

3.2.5电纺膜的XRD分析

3.3小结

全文总结

参考文献

致 谢

研究成果