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离心纺聚己内酯/胶原蛋白复合纤维膜的性能及细胞相容性研究

2020-12-02阅读(592)

离心纺聚己内酯/胶原蛋白复合纤维膜的性能及细胞相容性研究

论文摘要

支架材料是组织工程三要素之一,其主要作用是作为可供细胞粘附生长的细胞外基质,而纤维支架材料的仿生化的微环境能够调节细胞行为。目前静电纺丝方法是最常用的制备微纳米纤维的方法,但其需要高压静电且效率极低。针对此问题,本论文采用高效、安全的离心纺丝方法,将机械强度高、柔韧性佳、生物安全性好及可生物降解的聚己内酯（Polycaprolactone,PCL）和作为天然细胞外基质的主要结构蛋白的胶原蛋白（Collagen,COL）相结合,来制备兼具二者优良性能的复合纤维支架材料。本课题首先通过改变参数来制备不同聚乳酸（PLA）纤维,研究了纺丝过程中对纤维形貌产生影响的四个因素,包括纺丝液浓度、纺丝转速、喷丝孔径和收集高度。扫描电子显微镜结果显示:PLA溶液浓度变高时会导致纤维均匀性变差,纤维平均直径变大;随着转速的增加,纤维的平均直径有先减小后增加的趋势;随着喷丝孔径的减小,纤维均匀性变差;收集高度影响射流在空中牵伸和固化的时间,随着收集高度的变大,纤维的成形性变好,但会影响纤维的幅宽和厚度;浓度为19 wt.%的PLA纤维热稳定性最好,结晶度最高,为33.58%。其次制备了不同质量比的聚己内酯/胶原蛋白复合纤维支架（将聚己内酯/胶原蛋白质量比为x:y的样品命名为PCxy,如PC37表示聚己内酯与胶原蛋白的质量比为3:7）,并采用扫描电子显微镜、傅里叶转换红外光谱、接触角仪、热分析仪和X射线衍射仪对纤维的形貌和结构进行了分析。结果表明:（1） PCL与COL的质量比对纤维形貌的影响较大,PC37组纤维均匀性好,但成形过程中纤维发生严重断裂无法形成完整的纤维膜;PC55组,纤维的均匀性和成形效果最好,且纤维平均直径最小为7.64μm;PC64组开始,纤维之间开始发生大量缠结,纤维均匀性极差,纤维表面粗糙程度变差。（2） COL的添加,改善了PCL的亲水性,PC73组的接触角测试结果显示,水滴在滴到纤维膜表面后30 s时稳定,最终接触角为28.4°;水滴加至其他纤维表面均能在较短时间内被完全吸收,PC46组最快,为1 s。（3）结果显示,PCL与COL之间没有化学作用只是物理交联成网;PC55组的结晶度最高,热稳定性最好。最后借助CCK-8试剂盒观察人肾上皮细胞293T与复合纤维浸提液共培养和在复合支架上粘附和增殖情况,结果表明:复合纤维浸提液对细胞的毒性为1级;各组纤维膜均对细胞粘附和增殖均有一定促进作用,PC46组的效果最好,且增殖效率高于培养板孔底（TCP）;随着培养时间的增加,纤维表面的细胞数量逐渐增多,且有细胞长入纤维膜内部,此结果证明PCL/COL复合纤维膜的细胞相容性良好。

论文目录

  • 摘要
  • abstract
  • 1 绪论
  •   1.1 引言
  •   1.2 组织工程概述
  •     1.2.1 组织工程的基本概念
  •     1.2.2 组织工程材料
  •     1.2.3 组织工程支架材料的制备方法
  •   1.3 离心纺丝
  •     1.3.1 离心纺丝简介
  •     1.3.2 离心纺丝的原理
  •   1.4 组织工程材料的细胞相容性
  •     1.4.1 材料表面理化性质对细胞行为的影响
  •     1.4.2 材料表面拓扑（织态）结构对细胞相容性的影响
  •   1.5 本论文的研究目的与内容
  • 2 离心纺丝的影响因素探究
  •   2.1 引言
  •   2.2 实验部分
  •     2.2.1 实验药品与仪器
  •     2.2.2 实验设备
  •     2.2.3 实验方法
  •     2.2.4 PLA纤维膜的表面形貌表征
  •     2.2.5 PLA纤维膜的热稳定性分析
  •   2.3 结果与讨论
  •     2.3.1 纺丝液浓度对PLA纤维形貌的影响
  •     2.3.2 纺丝转速对PLA纤维膜形貌的影响
  •     2.3.3 喷丝孔径对PLA纤维膜形貌的影响
  •     2.3.4 收集高度对PLA纤维膜形貌的影响
  •     2.3.5 PLA纤维膜的热稳定性
  •   2.4 本章小结
  • 3 聚己内酯/胶原蛋白复合纤维的制备及性能研究
  •   3.1 引言
  •   3.2 实验部分
  •     3.2.1 实验药品与仪器
  •     3.2.2 实验设备
  •     3.2.3 实验方法
  •     3.2.4 PCL/COL复合纤维膜的结构与性能表征
  •   3.3 结果与分析
  •     3.3.1 不同质量比PCL/COL复合纤维膜的形貌分析
  •     3.3.2 FTIR图谱分析
  •     3.3.3 不同质量比PCL/COL复合纤维膜的接触角
  •     3.3.4 不同质量比PCL/COL复合纤维膜的热学性能分析
  •     3.3.5 不同质量比PCL/COL复合纤维膜的XRD分析
  •   3.4 本章小结
  • 4 聚己内酯/胶原蛋白复合纤维膜的细胞相容性研究
  •   4.1 引言
  •   4.2 实验部分
  •     4.2.1 实验药品与仪器
  •     4.2.2 实验方法
  •     4.2.3 聚己内酯/胶原蛋白纤维膜的细胞相容性研究
  •   4.3 结果与讨论
  •     4.3.1 293 T细胞的培养
  •     4.3.2 材料细胞毒性
  •     4.3.3 细胞粘附率
  •     4.3.4 细胞增殖分析
  •     4.3.5 材料表面细胞形貌
  •   4.4 本章小结
  • 5 结论与展望
  • 参考文献
  • 附录
  • 致谢

    • 文章来源

    类型: 硕士论文

    作者: 李美辰

    导师: 杨红军,徐卫林

    关键词: 组织工程支架,离心纺,聚己内酯,胶原蛋白,细胞相容性

    来源: 武汉纺织大学

    年度: 2019

    分类: 基础科学,工程科技Ⅰ辑

    专业: 生物学,有机化工,材料科学

    单位: 武汉纺织大学

    分类号: Q25;TB332;TQ340.64

    DOI: 10.27698/d.cnki.gwhxj.2019.000092

    总页数: 60

    文件大小: 3104K

    下载量: 138

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