P（LLA-CL）复合纳米纤维的制备、表征及在生物医学领域的应用

论文摘要

天然细胞外基质是由邻近细胞分泌的三种主要成分即蛋白纤维、蛋白聚糖和非纤维蛋白成分通过化学和物理的交联组成的,其中直径分布在几十到几百纳米的蛋白纤维,主要是胶原蛋白和弹性蛋白纤维通过相互的交织形成具有三维结构的网状结构为组织的生长提供支撑和弹性。聚合物纳米纤维在形态上类似于天然细胞外基质,可以为细胞的生长提供一个三维的空间和更多的黏附位点。本文利用静电纺丝制备聚合物纳米纤维以仿生天然细胞外基质作为生物医用材料用于组织工程支架、药物缓释等相关领域。本文内容涉及材料加工、机械设计、医疗器械领域,主要分为三个部分:（1）首次制备由天然材料壳聚糖和人工聚合材料P（LLA-CL）复合的纳米纤维仿生细胞外基质,并通过SEM、FTIR、XRD、接触角、机械性能测定分析该纳米纤维的物理、化学性能,并通过成纤维细胞和PIECs细胞在纤维膜上的黏附和增殖行为对其安全性进行了评估。实验发现纤维的直径随纺丝溶液的浓度和P（LLA-CL）所占比例的增加而递增;纤维膜的亲水性随着壳聚糖组分的逐渐增加依次增强;该纳米纤维膜能为成纤维细胞和PIECs细胞的生长提供一个适宜的三维的空间环境,有助于细胞的粘附和增殖。此后,为得到具三维结构的纳米纤维管状组织工程支架,本文设计了一套静电纺接收装置,可将电纺纤维成型为长度、厚度和管腔直径可控的管状支架。另外,通过对该装置的改进我们得到了由排列纤维组成的膜状织物,并发现通过调节织物中纤维的排列度可以调节断裂拉伸力学性能。（2）通过同轴共纺技术首次成功制备出了芯层载有肝素或肝素与明胶复合物的超细纤维及织物。通过TEM、SEM及Image J软件,我们对其形态及壳-芯结构进行了分析。肝素及其复合物可被完全包裹于P（LLA-CL）中,其含量及纤维形态与芯层供给速率相关。纤维内部细胞实验中发现对成纤维细胞的生长具有明显的抑制作用。（3）成功制备出以静电纺P（LLA-CL）纤维或同轴共纺载肝素P（LLA-CL）壳-芯纤维为覆膜的新型血管内支架。P（LLA-CL）纤维覆膜支架易被固定在传输器的球囊上,最大扩张压低于8个大气压,扩张后的回弹率分布在3.9%-6.1%,在液压P=16.0+0.3kPa时水的渗透量为3.23±1.62ml/cm2/min,动物实验发现对动脉瘤具有较好封堵效果,能够初步满足临床要求。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 生物材料与组织工程
• 1.1.1 生物材料
• 1.1.2 组织工程
• 1.2 组织工程支架
• 1.3 静电纺纳米纤维组织工程支架
• 1.3.1 纳米纤维的制备
• 1.3.2 静电纺纳米纤维
• 1.3.3 静电纺纳米纤维组织工程支架
• 1.4 同轴共纺壳芯纤维
• 1.4.1 同轴共纺技术
• 1.4.2 静电纺壳芯纤维组织工程支架
• 1.5 本文的研究内容及意义
• 1.5.1 研究内容
• 1.5.2 研究意义
• 1.6 本文主要创新点
• 第二章 基于P（LLA-CL）的复合纳米纤维的制备及表征
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 实验材料和仪器
• 2.2.2 溶液配制
• 2.2.3 形态表征
• 2.2.4 红外图谱分析
• 2.2.5 X-射线衍射分析
• 2.2.6 亲疏水性研究
• 2.2.7 孔隙率研究
• 2.2.8 拉伸力学测试
• 2.3 结果与讨论
• 2.3.1 静电纺参数及纤维形态研究
• 2.3.2 红外图谱分析
• 2.3.3 X-射线衍射分析
• 2.3.4 亲疏水性研究
• 2.3.5 孔隙率研究
• 2.3.6 机械性能
• 2.4 小结
• 第三章 P（LLA-CL）复合纳米纤维组织再生支架
• 3.1 引言
• 3.2 实验部分
• 3.2.1 实验材料和仪器
• 3.2.2 膜状支架的构建
• 3.2.3 膜状支架的生物学检测
• 3.2.4 管状支架的构建
• 3.2.5 排列纤维支架的制备及机械性能表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 膜状支架的构建
• 3.3.2 膜状支架的生物学检测
• 3.3.3 管状支架的构建
• 3.3.5 排列纤维支架的制备及机械性能表征
• 3.4 小结
• 第四章 P（LLA-CL）载肝素纤维的制备与表征
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 实验材料和仪器
• 4.2.2 溶液配制
• 4.2.3 纺丝工艺
• 4.2.4 形貌表征
• 4.2.5 成纤维细胞增殖抑制测定
• 4.3 结果与讨论
• 4.3.1 TEM分析
• 4.3.2 扫描电镜分析
• 4.3.3 壳-芯纤维织物
• 4.3.4 对成纤维细胞增殖的抑制作用
• 4.4 小结
• 第五章 纳米纤维覆膜血管内支架
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验材料及设备
• 5.2.2 溶液配制
• 5.2.3 纤维覆膜血管内支架的制备
• 5.2.4 扫描电镜检测
• 5.2.5 纤维覆膜支架的扩张与回弹
• 5.2.6 渗透量测试
• 5.2.7 动物实验
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 纤维覆膜支架的形态
• 5.3.2 纤维覆膜的扩张性
• 5.3.3 纤维覆膜的渗透性
• 5.3.4 动物实验
• 5.4 小结
• 第六章 总结
• 6.1 主要结论
• 6.2 后续工作建议
• 引用文献
• 附录
• 附录1 本文中主要缩略词
• 附录2 攻读硕士学位期间科研及发表论文情况
• 致谢