自组装法制备壳聚糖基纳米纤维及其性能研究

论文摘要

本文选择天然多糖——壳聚糖为基质,采用己二酸作为溶剂,三聚磷酸钠(TPP)为阴离子,在室温和水相的温和条件下,利用静电自组装,制备了新型的纳米仿生纤维材料。使用透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)、红外光谱(FTIR)、示差扫描量热(DSC)、X射线衍射仪(XRD)和拉曼光谱(Raman)等现代测试技术对纳米纤维以及采用相似方法制备的纳米粒子的基本结构进行了表征和比较,并对粒子与纤维成形的机理进行了初步分析。文章进一步考察了壳聚糖的溶液浓度、阴阳离子投料比例、预冷冻温度及介质pH值对纳米纤维的直径、固态结构和稳定性的影响。结果表明,溶液中纳米纤维的直径随着CS浓度的增加而增加,随着阳离子比例的增加而增加,且在酸和碱中能较好的维持稳定的形貌。通过选择适当的壳聚糖溶液浓度和投料比,可以有效地控制纳米纤维的直径。此外,可在自组装过程中引入胶原对壳聚糖基纳米纤维进行改性。本文对纳米纤维进行了骨髓间质干细胞培养、仿生矿化和地塞米松磷酸盐、小牛血清白蛋白的释放实验,分别研究纳米纤维的细胞相容性、生物活性和药物释放性能,结果表明:纳米纤维材料具有良好的细胞相容性,有利于BMSCs细胞的粘附、生长与分化,并能保持细胞的功能,诱导细胞分泌产生细胞外基质;可以诱导Ca、P盐沉积形成羟基磷灰石,有利于成骨细胞的吸附、增殖和分化;具有优异的生物活性物质负载性能,并具有良好的药物缓释性能,其药物释放符合高分子药物载体的释放模型。因此,静电自组装构建的仿生纳米纤维具有良好的细胞相容性和生物活性,且可负载药物或生长因子并缓慢释放,有望在组织工程材料等领域得到应用。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 前言
• 1.1 组织工程支架材料
• 1.1.1 组织工程支架材料的基本要求
• 1.1.2 组织工程支架用生物材料
• 1.1.3 组织工程支架材料的制备
• 1.1.4 组织工程支架材料的发展趋势
• 1.2 纳米纤维在组织工程中的应用
• 1.2.1 纳米纤维的生物学效应
• 1.2.2 纳米纤维的构建
• 1.3 本课题的研究目的与内容
• 1.3.1 本课题的提出
• 1.3.2 本课题的研究内容
• 1.3.3 本课题创新之处
• 参考文献
• 第二章 壳聚糖基纳米纤维材料的制备与表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验试剂与仪器
• 2.2.1 主要试剂与药品
• 2.2.2 主要仪器
• 2.3 纳米纤维材料的制备
• 2.3.1 CS-TPP聚电解质材料的制备
• 2.3.2 测试与表征
• 2.4 结果与讨论
• 2.4.1 溶剂对聚电解质复合物结构的影响
• 2.4.2 聚电解质复合物的结构表征
• 2.4.3 不同条件对纳米纤维结构的影响
• 2.4.4 胶原改性纳米纤维的表征
• 2.5 本章小结
• 参考文献
• 第三章 壳聚糖基纳米纤维的细胞相容性和仿生矿化研究
• 3.1 引言
• 3.2 实验试剂与仪器
• 3.2.1 主要试剂与药品
• 3.2.2 主要仪器
• 3.3 细胞相容性研究
• 3.3.1 成骨细胞的提取和培养
• 3.3.2 成骨细胞形态观察
• 3.3.3 材料体外细胞培养试验
• 3.3.4 体外细胞培养试验结果与讨论
• 3.4 生物活性研究
• 3.4.1 试验方法
• 3.4.2 X射线衍射分析
• 3.4.3 材料的TEM观察
• 3.4.4 仿生矿化试验结果与讨论
• 3.5 本章小结
• 参考文献
• 第四章 纳米纤维药物释放行为的研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验试剂与仪器
• 4.2.1 主要试剂与药品
• 4.2.2 主要仪器
• 4.3 试验方法
• 4.3.1 负载药物纳米纤维的制备
• 4.3.2 负载药物纳米纤维的载药效果和药物释放研究
• 4.4 结果与讨论
• 4.4.1 纳米纤维负载DMP，BSA的效果
• 4.4.2 药物释放行为
• 4.5 本章小结
• 参考文献
• 结论
• 致谢
• 附录