PEA納米纖維的制備與表征、改性及生物相容性研究.pdf

1、天然細胞外基質(zhì)是由鄰近細胞分泌的三種主要成分即蛋白纖維、蛋白聚糖和非纖維蛋白成分通過化學(xué)和物理的交聯(lián)組成的,其中直徑分布在幾十到幾百納米的蛋白纖維,主要是膠原蛋白和彈性蛋白纖維通過相互的交織形成具有三維結(jié)構(gòu)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)為組織的生長提供支撐和彈性。聚合物納米纖維在形態(tài)上類似于天然細胞外基質(zhì),可以為細胞的生長提供一個三維的空間和更多的黏附位點。本論文主要涉及新型靜電紡纖維的制備及其在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用,重點是探索新型生物可降解材料PEA(Po

2、ly ester-amide)靜電紡絲方法的制備工藝、表征、改性研究及通過這種方法制備的PEA納米纖維膜在生物醫(yī)學(xué)領(lǐng)域方面的理論及應(yīng)用前景初探。
　　本文分為以下四個部分:
　　(1)PEA納米纖維的制備及表征。以PEA為原料,經(jīng)靜電紡技術(shù)制備納米纖維,通過調(diào)節(jié)實驗的各個參數(shù)如電壓、距離、供液速度等來改善紡絲的工藝,并最終得到較穩(wěn)定的紡絲參數(shù)。通過SEM、FTIR、接觸角、熱性能、拉伸力學(xué)性能測試分析該納米纖維的各項物理、化

3、學(xué)性能。實驗中發(fā)現(xiàn)PEA做為一種新型的生物可降解材料,可紡性較好,紡出的納米纖維的直徑在100—600nm之間,并且外貌形態(tài)較優(yōu)。通過各種性能的表征,發(fā)現(xiàn)PEA是一種親水性較好,力學(xué)性能優(yōu)良的生物材料。
　　(2)PEA納米纖維的交聯(lián)及表征。為了更好的應(yīng)用于組織工程領(lǐng)域,我們選用戊二醛為交聯(lián)劑來改善其水溶性和力學(xué)性能,利用差示掃描量熱分析方法(DSC)、接觸角、紅外光譜以及拉伸力學(xué)性能分析表征了交聯(lián)前后過程中PEA結(jié)構(gòu)的變化。水溶

4、性實驗發(fā)現(xiàn)交聯(lián)效果非常明顯。通過紅外光譜特征峰觀察不出交聯(lián)特征峰出現(xiàn),另外交聯(lián)后的紅外光譜特征峰位置沒有明顯變化。DSC分析顯示交聯(lián)后的纖維膜的熱穩(wěn)定性有一定的提高。研究了交聯(lián)后纖維膜的力學(xué)性能,并對纖維膜交聯(lián)前后的力學(xué)性能進行了比較,研究發(fā)現(xiàn)交聯(lián)以后纖維膜的平均斷裂強度和斷裂伸長率都有不同程度的提高。
　　(3)PEA(Poly ester-amide)-PCL復(fù)合納米纖維制備及表征。通過調(diào)節(jié)PEA-PCL中兩組分的比例,最終找

5、到能制備出復(fù)合納米纖維的最佳參數(shù)。我們利用ATR紅外光譜、接觸角及拉伸力學(xué)性能測試來表征其分子結(jié)構(gòu)變化,親水性及力學(xué)性能。實驗中發(fā)現(xiàn)該復(fù)合纖維的形態(tài)隨紡絲溶液中PCL在復(fù)合體系中的比例的增加而變好。通過ATR紅外光譜發(fā)現(xiàn)復(fù)合材料中的兩種組分間沒有發(fā)生反應(yīng),基本維持了原有的化學(xué)性質(zhì)。通過接觸角測定,發(fā)現(xiàn)純PCL纖維膜具有一個疏水的表面,而隨著PEA組分的增加纖維膜的親水性逐漸增強。拉伸力學(xué)性能測試表明該纖維織物的力學(xué)性能與兩組分的復(fù)合比例

6、相關(guān)。通過這些測試,我們對PEA—PCL復(fù)合纖維的物理、化學(xué)性質(zhì)有了基本的了解,特別是獲得了親疏水性和拉伸力學(xué)性能方面的變化規(guī)律,這些結(jié)果對于以后構(gòu)建形態(tài)結(jié)構(gòu)及性能上更優(yōu)的仿生細胞外基質(zhì)組織工程支架具有一定的指導(dǎo)作用。
　　(4)PEA-PCL的生物相容性檢測.通過血管內(nèi)皮細胞在納米纖維上的增殖情況來表征PEA-PCL生物相容性,為組織工程領(lǐng)域提供一種潛在的生物醫(yī)用材料。人體是三維結(jié)構(gòu)的組織構(gòu)成的,因此構(gòu)建三維組織工程支架非常有意