静电纺丝素/聚丁二酸丁二醇酯血管材料结构与性能的研究

论文摘要

利用组织工程方法构建良好血管代替物的血管组织工程已经成为了当前研究的热点。静电纺丝技术能够制备纳米纤维,且得到的纤维支架具有比表面积大、孔隙率高的特点,因而在组织工程领域得到了广泛的应用。同时利用静电纺丝技术构建组织工程血管具有特殊的优势,如能更好的模拟细胞外基质结构及组成,通过改变收集模板可制备不同形状的管状支架。本文采用丝素蛋白（SF）、聚丁二酸丁二醇酯（PBS）,溶解在六氟异丙醇溶剂中进行静电纺丝,制备SF/PBS复合血管支架。首先,研究了纺丝液质量分数、电压、纺丝间距等工艺条件对SF/PBS复合纳米纤维形貌和直径的影响,以确定静电纺SF/PBS复合纳米纤维的最佳工艺条件;其次,通过溶失率、FT-IR、XRD研究乙醇处理前后复合纳米纤维微细结构变化,通过热重分析、拉伸测试研究PBS的引入对丝素蛋白纤维支架的影响;第三,采用三维收集模板取代传统二维收集模板,构建SF/PBS复合血管支架,探讨纺丝电压及接收间距对血管支架形成的影响,以确定管状支架形成最佳工艺条件。测定复合管状支架的形貌结构、孔隙率、生物力学性能和亲水性;最后,通过体外降解实验研究复合血管支架的降解性能,通过细胞培养,粘附和增殖实验研究其生物相容性,为其组织工程血管进一步研究提供实验依据。结果表明:制备SF/PBS复合纳米纤维的最佳工艺条件为纺丝液质量分数为6%、电压10KV、接收间距15cm,纺丝流速0.5ml/h。经乙醇处理后,SF/PBS复合支架中丝素蛋白分子重排,由Silk I结构向Silk II转变,结晶度提高,而结晶度的提高有利于改善纤维的力学性能;在SF/PBS复合纳米纤维中引入PBS后,复合纳米纤维支架的热稳定性有了一定的提高,通过拉伸试验表明纯丝素支架的机械性能较差,随着PBS引入含量的增加,SF/PBS复合纳米纤维的拉伸强度和断裂伸长率得到了很大的提高,达到了通过PBS对SF支架的改性要求;通过对纺丝过程电压和接收间距的优化,成功制备了SF/PBS复合血管支架。测试表明SF/PBS复合血管支架具有较高的孔隙率、亲水性和优异的生物力学性能,其拉伸强度,爆破强度达到了血管移植的要求;体外降解性能表明,复合血管支架具有良好的生物降解性;人脐静脉内皮细胞可在SF/PBS复合血管支架上粘附、生长和增殖,具有良好的生物相容性。实验结果表明SF/PBS复合血管支架可作为一种良好的组织工程血管支架。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 前言
• 1.1 组织工程血管的概述
• 1.2 组织工程血管材料
• 1.2.1 去细胞源性血管支架
• 1.2.2 高分子材料血管支架
• 1.2.3 天然生物材料
• 1.3 组织工程血管支架的制备方法
• 1.3.1 静电纺丝与组织工程血管支架
• 1.3.2 静电纺丝工作原理
• 1.3.3 静电纺丝技术用于制备组织工程血管支架的优势及研究现状
• 1.4 本课题的提出及主要研究内容
• 第二章 静电纺工艺参数对SF/PBS 复合纳米纤维形貌和直径的影响
• 2.1 引言
• 2.2 实验部分
• 2.2.1 主要试剂及仪器
• 2.2.2 丝素蛋白/聚丁二酸丁二醇酯复合纳米纤维的制备
• 2.2.3 SEM 分析
• 2.3 结果讨论
• 2.3.1 纺丝液质量分数对SF/PBS 复合纳米纤维形貌及直径的影响
• 2.3.2 纺丝电压对SF/PBS 复合纳米纤维形貌及直径的影响
• 2.3.3 极距对SF/PBS 复合纳米纤维形貌及直径的影响
• 2.3.4 纺丝流速对SF/PBS 复合纳米纤维形貌及直径的影响
• 2.3.5 SF/PBS 复合纳米纤维较优工艺的确定
• 2.4 本章小结
• 第三章 静电纺SF/PBS 复合支架结构与性能研究
• 3.1 引言
• 3.2 SF/PBS 复合纳米纤维的制备及表征
• 3.2.1 原料与仪器
• 3.2.2 SF/PBS 复合纳米纤维的制备
• 3.2.3 结构和性能表征
• 3.3 结果与讨论
• 3.3.1 SF/PBS 复合纳米纤维支架的溶失率
• 3.3.2 乙醇处理后SF/PBS 复合纳米纤维支架微细结构的表征
• 3.3.3 SF/PBS 复合纳米纤维支架的热力学性能的分析
• 3.3.4 SF/PBS 复合纳米纤维支架的物理机械性能
• 3.4 本章小结
• 第四章 静电纺SF/PBS 血管支架的制备及研究
• 4.1 引言
• 4.2 实验部分
• 4.2.1 原料与仪器
• 4.2.2 实验方法
• 4.2.3 结构和性能表征
• 4.3 结果讨论
• 4.3.1 电压、TCD 间距对管状纤维材料结构的影响
• 4.3.2 SF/PBS 管状支架的形貌观察
• 4.3.3 SF/PBS 复合血管支架的生物力学性能分析
• 4.3.4 SF/PBS 复合血管支架的亲水性测试
• 4.4 本章小结
• 第五章SF/PBS 复合血管支架的体外降解性和生物相容性
• 5.1 引言
• 5.2 实验部分
• 5.2.1 实验与仪器
• 5.2.2 复合支架体外降解性试验
• 5.2.3 SF/PBS 血管支架细胞相容性测试
• 5.3 结果与讨论
• 5.3.1 SF/PBS 复合支架降解性测试分析
• 5.3.2 细胞在SF/PBS 复合支架上的贴附率
• 5.3.3 细胞在SF/PBS 复合膜材料上的增殖
• 5.4 本章小结
• 第六章 全文结论与展望
• 6.1 研究结论
• 6.2 展望
• 参考文献
• 硕士阶段发表论文情况
• 致谢