同轴静电纺丝技术携载中药因子构建组织工程支架的初步研究

发布时间：2018-11-11 17:57

【摘要】：交叉学科在近年来发展迅速,组织工程学的蓬勃发展就是在此基础上建立的,而支架材料作为组织工程三个要素之一,能够为细胞的黏附、增殖和分化提供基础,同时,由于工程学,化学,物理等学科的迅速发展,为支架材料提供了理论依据和技术支持。其中,纳米纤维支架材料的结构与天然细胞外基质(ECMs)尤为相似,该材料理化性能优异同时具备优良的生物相容性,近年来一直是研究的热点,部分研究成果已应用于生物医学工程。同轴静电纺丝技术(Coaxial electrospinning)可用于制备纳米纤维材料,该技术可通过纺丝参数的改变,进而使纤维的形貌特征、理化性能、甚至生物学性能发生改变；同时该支架材具备缓释特性,可调整其携载的药物因子在单位时间内的释放速率。同轴电纺技术制备的纳米纤维支架材料种类很多,如：天然材料、高分子聚合物材料、金属材料、陶瓷材料以及复合材料等等。丝素蛋白(silk fibroin, SF)属于天然材料,来源广泛,易于加工,生物相容性良好；但是单一SF制备的支架材料,机械性能差,易溶于水,降解较快；聚左旋乳酸-聚己内酯(poly(L-actic-co-ε-caprolactone), PLCL)力学性能优异,生物学性能尚可,但降解速率较为缓慢,不易加工。故本课题将SF与高分子聚合物PLCL共混,弥补各自缺陷,作为支架材料的壳层材料。淫羊藿苷(Icariin,ICA)为中药淫羊藿的主要成分,能够显著促进干细胞的增殖以及骨向分化,基于这样的研究基础,我们提出利用同轴静电纺丝技术构建芯层为ICA,壳层为SF/PLCL的新型三维纳米纤维支架,实现中药单体作为生长因子的携载和缓释。本课题首先将SF/PLCL,以 0:100,30:70,50:50,70:30,100:0的质量分数比共混,溶于有机溶剂六氟异丙醇(HFIP)中,制备复合纳米纤维支架,并经戊二醛(GTA)蒸汽交联48小时。对其进行形貌表征和理化性能测试,扫描电镜图像显示：制备的支架材料纤维形貌良好,直径均一,表面光滑；交联后,纤维溶胀率较低,能够维持原有形态；机械性能测试表明：纯SF材料脆性高,易断裂,PLCL的加入大大改善了支架材料的力学性能；X射线衍射分析示：共混材料交联后SF性能更稳定,两种材料构象没有发生明显改变；热重分析得出该材料热稳定性良好,符合实验预期；亲水角显示材料的亲水性适宜。通过各项性能检测发现SF/PLCL最佳质量分数比为30:70。其次,使用质量分数比为30：70的SF/PLCL材料作为同轴静电纺丝的壳层材料制备携载ICA的复合纳米纤维支架；通过形貌特征检测可得壳层溶液与芯层溶液的流速比需要控制在4：1以下,制备的支架材料纤维状态良好,透射电镜(TEM)可见明显的芯壳结构,热重和亲水角测试均符合实验预期,XRD检测显示,支架材料交联后亲水性适宜,三种材料构象未发生改变。总之,本课题通过同轴电纺技术成功制备了具有缓释能力的ICA-SF/PLCL纳米纤维支架材料,研究表明其理化性能优异,具备作为牙周再生的组织工程支架材料的潜能。
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【学位授予单位】：兰州大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：R783

【参考文献】