可生物降解聚合物电纺纤维膜作为组织工程支架的研究

论文摘要

表面亲疏水性是静电纺丝超细纤维作为组织工程支架的关键因素之一。为了提高细胞在电纺纤维支架上的粘附、分布和生长,本论文第一部分研究了不同重量比的聚乳酸（PDLLA）与聚乙二醇（PEG）的混纺纤维膜,表征纤维的表面特征、力学性能以及与细胞的相互作用。随着PEG在材料中的添加,膜的表面亲水性得到改善,但膜的机械强度和弹性被削弱,成纤维细胞在含有20%聚乙二醇的纤维膜上粘附、增殖显著优于其它纤维膜。结果表明适度的亲水性支架能提供给细胞最适宜的生长环境。静电纺丝超细纤维膜的孔径、孔隙率和形貌直接影响种子细胞在支架上迁移分布和生长。采用传统的板式收集器可获得的致密纤维支架,细胞不易迁移至支架内部,也不利于营养物质和废物的传输。本论文第二部分改进接收装置,通过调节滚筒旋转速率,制备不同孔径、孔隙率的纤维膜。采用低速旋转滚筒收集制得了孔隙率高达92.4%、孔径达132.7μm的超高孔隙率纤维支架。在支架上接种人真皮成纤维细胞,高孔隙率支架上细胞增殖最快,能支撑细胞均匀分布于整个支架。在培养后短期内细胞即迁移深入支架内部,培养5天以后细胞渗入支架的深度超过了100μm。Ⅰ型胶原免疫组化的结果呈阳性,显示超高孔隙率纤维支架上细胞外基质的分泌。结果表明高孔隙率纤维支架利于细胞的粘附、迁入、生长及胞外基质分泌,使超细纤维的优势在三维空间中得以体现,利于组织的构建,有望运用于皮肤组织工程。静电纺丝超细纤维膜中基质聚合物的化学组成直接影响支架的生物相容性和生物活性。本论文第三部分在低速旋转滚筒收集法制备高孔隙纤维膜支架的基础上,在合成高分子材料聚乳酸-聚乙醇酸共聚物（PLGA）中加入胶原,制得了不同胶原比例（5wt%、10wt%和30wt%）的PLGA/胶原混和纤维膜,各组纤维形态无显著变化。通过考察人皮肤成纤维细胞在复合纤维支架上的粘附、形态和增殖行为、以及荧光小鼠成纤维细胞在纤维支架内部的分布,胶原含量30wt%的高孔隙纤维膜不仅能够维持一定的力学性能,还能有利于细胞的粘附、生长和增殖,与其它实验组具有显著性差异,说明该复合纤维膜生在组织工程支架材料的研发中具有进一步研究的价值。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第1章 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 组织工程
• 1.2.1 组织工程的研究内容和现状
• 1.2.2 组织工程支架材料的要求
• 1.2.3 支架材料的种类
• 1.2.4 支架的制备方法
• 1.3 静电纺丝
• 1.3.1 静电纺丝原理
• 1.3.2 静电纺丝的应用
• 1.4 电纺纤维作为组织工程支架
• 1.4.1 电纺纤维的特点
• 1.4.2 电纺纤维对细胞生长行为研究
• 1.4.3 电纺纤维工艺改进
• 1.5 研究课题的来源、目的、研究内容及创新
• 1.5.1 课题的来源
• 1.5.2 课题的研究意义、目的
• 1.5.3 课题的研究内容
• 1.5.4 课题的主要创新点
• 第二章 聚乳酸和聚乙二醇共纺纤维支架的研究
• 2.1 实验试剂及仪器
• 2.2 实验方法及过程
• 2.2.1 PEG/PDLLA共混电纺纤维膜和溶剂膜的制备
• 2.2.2 纤维的表征
• 2.2.3 细胞与纤维的相互作用
• 2.2.4 统计学方法
• 2.3 实验结果及讨论
• 2.3.1 纤维膜表面特征分析
• 2.3.2 细胞与纤维膜相互作用结果
• 2.4 小结
• 第三章 PLGA大孔纤维支架的研究
• 3.1 实验试剂及仪器
• 3.2 实验方法及过程
• 3.2.1 接收体系
• 3.2.2 纤维的制备和表征
• 3.2.3 细胞的培养和接种
• 3.2.4 细胞与纤维的相互作用
• 3.2.5 统计学方法
• 3.3 实验结果分析
• 3.3.1 纤维膜特征分析
• 3.3.2 细胞在纤维上的生长及活动
• 3.4 小结
• 第四章 PLGA与胶原共纺大孔纤维支架的研究
• 4.1 实验试剂及仪器
• 4.2 实验方法与过程
• 4.2.1 复合纤维的制备和表征
• 4.2.2 细胞的培养和接种
• 4.2.3 细胞与纤维的相互作用
• 4.2.4 统计学方法
• 4.3 实验结果分析
• 4.3.1 纤维膜特征分析
• 4.3.2 细胞与纤维膜相互作用结果
• 4.4 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 攻读硕士期间发表论文