以水为溶剂的电纺丝明胶纳米纤维膜的制备及性能研究

摘要

引导组织再生(Guided Tissue Regeneration，GTR)膜材料的制备是组织工程研究的核心技术之一。细胞在小于本身的直径（纳米级）的纤维上具有更好的粘附特性，因此，采用电纺丝制备的多孔三维细胞支架能够更好地仿生天然细胞外基质的结构特点，有望成为理想的引导组织再生膜材料。具有生物相容性的高分子特别是天然高分子如胶原、壳聚糖、丝素蛋白等通过静电纺丝所得的纤维毡具有孔隙率高、孔径可调、结构生物相容性良好等特点，在引导组织再生膜材料领域有广阔的应用前景。明胶是由动物体内的胶原蛋白水解制备而成，具有良好的生物相容性、可降解性以及低免疫原性，近年来通过电纺丝制备明胶支架材料得到广泛研究。目前关于静电纺丝法制备明胶纤维的研究多采用有机溶剂如三氟乙醇、六氟异丙醇等，这样可以避免明胶的凝胶化的影响，成丝性能较好，但残留在纳米纤维中的有机溶剂有可能对机体产生毒副作用。明胶具有水溶性，如果能采用水作为溶剂，制备出性能优异的明胶纤维，将具有重要意义。
　　 本文以水为溶剂，通过电纺丝的方法制备了新型明胶纳米纤维毡，研究了纺丝体系温度、纺丝液浓度、纺丝电压、流速及接受距离等工艺参数对纤维形态的影响；分别采用戊二醛和EDC/NHS为交联试剂，考察交联明胶纤维的微观形貌、化学结构、热力学性能和力学性能变化；对最终制得的明胶纤维毡进行了生物学性能研究。研究结果表明当明胶水溶液浓度为33wt％、纺丝体系温度为40℃、流速0.3ml/h、接受距离10cm、电压22kv时，所得明胶纤维毡具有均匀多孔的微观形貌，纤维直径分布在120～210nm;用1.Owt％的1-(3-二甲氨基丙基)-3-乙基碳二亚胺(EDC)/N-羟基琥珀酰亚胺(NHS)的乙醇/水溶液对纤维毡进行交联，所得明胶纤维毡中纤维的形态较戊二醛交联纤维膜得到较好的保持，纤维的耐热性和力学性能均有所提高。将牙周基质细胞(PDLCs)和口腔黏膜成纤维细胞(OFC)分别接种于交联明胶纤维无纺毡和明胶平行排布纤维毡的细胞培养实验表明：PDLCs能够在该明胶纤维无纺毡上粘附、伸展和繁殖，OFC沿明胶平行排布纤维毡纤维纵轴方向向两极伸展，细胞形态由培养初始的圆形变为长梭形，呈取向生长的趋势，该材料有望作为一种新型的口腔引导组织再生膜。

目录

文摘

英文文摘

学位论文数据集

第一章 前言

1.1 生物医用材料

1.1.1 生物医用高分子材料

1.1.2 生物医用金属材料和无机材料

1.1.3 生物医用复合材料

1.1.4 第三代生物医用材料

1.2 明胶

1.2.1 明胶的来源

1.2.2 明胶的结构与性质

1.2.3 明胶的交联

1.2.4 明胶的应用

1.3 引导组织再生(GTR)膜

1.3.1 GTR膜概述

1.3.2 GTR技术的基本原理

1.3.3 GTR材料研究现状

1.3.4 GTR膜材料的研究方向和发展趋势

1.4 电纺丝纳米纤维

1.4.1 纳米材料和纳米纤维

1.4.2 静电纺丝技术

1.5 论文研究背景、内容及目的

第二章 实验部分

2.1 实验试剂

2.2 实验仪器

2.3 实验方法

2.3.1 明胶/H2O纺丝液的配制

2.3.2 明胶纤维膜的制备

2.3.3 纺丝工艺参数实验

2.3.4 明胶纤维膜的交联处理

2.3.5 交联纤维膜溶胀、溶出性能测试

2.3.6 细胞培养实验

2.4 分析测试

2.4.1 扫描电镜(SEM)

2.4.2 红外光谱分析(FTIR)

2.4.3 差示扫描量热分析(DSC)

2.4.4 力学性能测试

第三章 结果与讨论

3.1 明胶纳米纤维纺丝工艺研究

3.1.1 浓度的影响

3.1.2 温度的影响

3.1.3 电压的影响

3.1.4 接受距离的影响

3.1.5 流速的影响

3.1.6 纺丝工艺条件的优化和取向纤维的制备

3.2 戊二醛交联明胶纳米纤维膜性能研究

3.2.1 微观形貌分析

3.2.2 红外光谱分析

3.2.3 DSC分析

3.2.4 力学性能分析

3.2.5 溶胀、溶出性能分析

3.3 EDC/NHS交联明胶纳米纤维膜

3.3.1 交联液浓度的选择

3.3.2 EDC/NHS交联明胶纳米纤维膜性能研究

3.4 细胞贴附与形态学观察

第四章 结论

参考文献

致谢

研究成果及发表的学术论文

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