组织工程复合电纺支架的制备与性能研究

论文摘要

静电纺丝技术（简称电纺）是制备组织工程支架的有效方法。但电纺支架仍存在相当大的优化空间。本文从以下三个方面研究制备适于细胞生长的具有释放功能的组织工程支架：1)研究不同分子量及组分比的PLGA（聚乳酸-羟基乙酸共聚物）电纺纤维的性能,采用改变接收电极的方法调节纤维支架的孔径。研究表明不同PLGA电纺纤维膜之间的性能差异较大。用铜网作为接收电极,得到的PLGA网格型纤维膜相对于无纺型纤维膜具有更大的孔径,更有利于细胞向内部生长。2)通过同轴静电纺丝技术及复合材料的方法调节纤维支架的生物相容性。采用同轴电纺技术成功制备了St（淀粉）/PLGA复合纤维,淀粉的加入有效地提高了PLGA纤维的亲水性、降解性和力学性能。细胞培养表明St/PLGA纤维膜具有很好的细胞相容性。同时制备了CS（壳聚糖）/PLLA（左旋聚乳酸）改性纤维。少量壳聚糖的加入,不能提高PLLA纤维的亲水性,且降低了力学性能,但却有效地提高吸水性、降解性、细胞的粘附率和活性。3)通过壳芯结构实现具有可控释放支架系统的建立。以BSA（牛血清白蛋白）为模型蛋白,成功制备了加载BSA的芯壳PEO（聚氧化乙烯）/PLGA纤维,纤维的壳芯结构分明,具有良好的BSA释放性能。论文还研究了电压、流量以及极距对同轴静电雾化的影响,制备了PLGA单轴雾化微球和包裹BSA的PLGA同轴雾化微球。用直接雾化的方式可以将微球和纤维支架相结合。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 概述
• 1.1 研究背景
• 1.2 研究的目的及意义
• 第2章 文献综述
• 2.1 组织工程
• 2.1.1 组织工程学及其原理
• 2.1.2 组织工程支架应具备的条件
• 2.1.3 组织工程支架材料
• 2.2 组织工程支架的制备技术
• 2.2.1 纤维粘接技术（fiber bonding）
• 2.2.2 乳液冷冻干燥技术（emulsion freeze drying）
• 2.2.3 溶液浇铸/粒子沥滤技术（solvent casting/particulate leaching）
• 2.2.4 高压气体致泡技术（high-pressure processing）
• 2.2.5 热致相分离技术（thermally induced phase separation）
• 2.2.6 快速成形技术（rapi d prototyping）
• 2.2.7 静电纺丝技术（electrospinning）
• 2.3 电流体动力学（Electrohydrodynamics,EHD）射流技术
• 2.3.1 电流体动力学射流技术简介
• 2.3.2 电流体动力学射流技术的基本原理
• 2.4 静电纺丝技术
• 2.4.1 静电纺丝的影响因素
• 2.4.2 静电纺丝技术的现状
• 2.5 静电纺丝与组织工程
• 2.5.1 静电纺丝法制备组织工程支架的优势
• 2.5.2 静电纺丝与组织工程的控制释放
• 2.5.3 静电纺丝支架在组织工程中的应用
• 2.6 课题的提出
• 第3章 PLGA电纺纤维膜的制备及性能的研究
• 3.1 前言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料
• 3.2.2 实验仪器
• 3.2.3 溶液的配制
• 3.2.4 静电纺丝过程
• 3.2.5 电纺纤维膜的性能测定
• 3.3 结果和讨论
• 3.3.1 溶剂对电纺PLGA纤维的影响
• 3.3.2 LA/GA（乳酸/乙醇酸）组成比和分子量对PLGA电纺纤维形貌的影响
• 3.3.3 PLGA电纺纤维膜的表面亲水性
• 3.3.4 PLGA电纺纤维膜的孔隙率和吸水性
• 3.3.5 PLGA电纺纤维膜的降解性
• 3.3.6 PLGA网格型纤维的形貌
• 3.3.7 PLGA网格型纤维的和无纺型纤维膜的形貌比较
• 3.3.8 PLGA网格型纤维膜和无纺型纤维膜的孔隙率的比较
• 3.3.9 PLGA网格型纤维膜和无纺型纤维膜的力学性能比较
• 3.3.10 PLGA网格型纤维膜和无纺型纤维膜对细胞生长形态的影响
• 3.3.11 PLGA网格型纤维膜和无纺型纤维膜对细胞向内部生长的影响
• 3.4 本章小结
• 第4章 淀粉改性PLGA电纺纤维的制备与性能的研究
• 4.1 前言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料
• 4.2.2 实验仪器
• 4.2.3 溶液的配制
• 4.2.4 静电纺丝过程
• 4.2.5 电纺纤维膜的性能测定
• 4.3 结果和讨论
• 4.3.1 St/PLGA复合纤维的形貌
• 4.3.2 FTIR分析
• 4.3.3 St/PLGA复合纤维膜的表面亲水性
• 4.3.4 St/PLGA复合纤维膜的降解性
• 4.3.5 St/PLGA复合纤维膜的力学性能
• 4.3.6 St/PLGA复合纤维膜对细胞活性的影响
• 4.4 本章小结
• 第5章 CS/PLLA改性电纺纤维的制备与性能的研究
• 5.1 前言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料
• 5.2.2 实验仪器
• 5.2.3 溶液的配制
• 5.2.4 静电纺丝过程
• 5.2.5 电纺纤维膜的性能测定
• 5.3 结果和讨论
• 5.3.1 电纺纤维形貌
• 5.3.2 FTIR分析
• 5.3.3 纤维膜的表面亲水性
• 5.3.4 电纺纤维膜的孔隙率
• 5.3.5 电纺纤维膜的吸水率
• 5.3.6 纤维膜的降解性
• 5.3.7 纤维膜的力学性能
• 5.3.8 纤维膜对细胞生长形态的影响
• 5.3.9 纤维膜对细胞增殖情况的影响
• 5.4 本章小结
• 第6章 加载蛋白质的芯壳PEO/PLGA纤维的制备
• 6.1 前言
• 6.2 实验部分
• 6.2.1 实验材料
• 6.2.2 实验仪器
• 6.2.3 溶液的配制
• 6.2.4 静电纺丝过程
• 6.2.5 电纺纤维膜的性能测定
• 6.3 结果和讨论
• 6.3.1 PEO（BSA）/PLGA同轴静电纺丝
• 6.3.2 PEO（BSA）/PLGA同轴静电纺纤维的表面形貌
• 6.3.3 PEO（BSA）/PLGA同轴静电纺纤维的内部结构
• 6.3.4 PEO（BSA）/PLGA同轴静电纺纤维膜的亲水性
• 6.3.5 FTIR分析
• 6.3.6 PEO（BSA）/PLGA同轴静电纺纤维的BSA体外释放
• 6.4 本章小结
• 第7章 支架释放系统的建立
• 7.1 前言
• 7.2 实验部分
• 7.2.1 实验材料
• 7.2.2 实验仪器
• 7.2.3 溶液的配制
• 7.2.4 同轴静电雾化装置
• 7.2.5 性能表征
• 7.3 结果和讨论
• 7.3.1 静电雾化过程
• 7.3.2 雾化微球的形貌表征
• 7.3.3 微球复合到纤维支架
• 7.4 本章小结
• 第8章 结论与展望
• 8.1 结论
• 8.2 展望
• 参考文献
• 致谢
• 附:攻读硕士期间发表的论文