壳—芯结构超细取向复合纤维的设计制备及其性能评价

发布时间：2017-03-17 15:09

  本文关键词：壳—芯结构超细取向复合纤维的设计制备及其性能评价，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：基于静电纺丝技术发展能仿生天然细胞外基质的组织工程用生物材料支架是近年来的一个研究热点。然而,由传统静电纺丝所制备的纳-微米超细纤维都是以无序的无纺形式出现,这对于构建那些对纤维取向性要求较高的生物组织(如韧带、肌腱等)还远远不能满足特定的要求。在以往的研究中,众多研究者基于电纺过程中的不稳定射流,通过改变纤维接收装置等方法获得了具有一定取向度的聚合物超细纤维。但是,由于常规静电纺丝中射流固有的不稳定鞭动的存在,所制备纤维的取向度、产率以及性能等都与实际应用要求还有较大差距。近几年来,一种通过消除电纺过程中纺丝射流的不稳定鞭动的“稳定射流电纺丝技术(SJES)"已经可以方便地解决上述问题来得到高度取向性的聚合物超细纤维。然而,目前关于通过SJES制备取向性纤维的研究报道还十分有限,且研究的材料通常都是一些合成高分子,虽然具有较高的力学性能,生物活性及生物相容性却远远没有天然高分子优越。为此,本课题旨在基于SJES,利用同轴静电纺丝原理将一些生物活性较高的天然高分子涂覆在一种在生物医药领域获得广泛应用的生物可降解高分子材料—聚乳酸(PLLA)上,从而得到机械性能高、生物活性优良、取向的超细壳-芯结构复合纤维,为肌腱等结构特异性组织的仿生构建提供仿生材料学解决方案。 本研究以PLLA为芯层材料,一些代表性的天然高分子为壳层材料,通过SJES法并借助于旋转的滚筒收集来尝试直接得到不同种类的高度取向性的壳-芯结构复合纤维的可行性,所研究的材料组合包括：明胶-PLLA、胶原-PLLA、透明质酸-PLLA、及壳聚糖-PLLA等。我们发展的这种简单的制备超细取向壳-芯复合纤维的方法被称为“稳定射流同轴静电纺丝(SJCES)”。基于SJCES技术,本文对制备连续、取向、超细、高强、具生物活性的组织工程支架用仿生复合纤维进行了较为系统的以下三个方面的研究：(1)SJCES方法的机理与工艺参数的调控；(2)SJCES方法制备的天然高分子涂覆PLLA纤维的性能评价(如亲水性、机械性能等)；(3)SJCES方法制备的复合功能纤维的分子聚集态结构与力学性能之间的关系探究。 研究结果表明：聚合物溶液性质(如浓度、粘度等)及纺丝工艺参数(如应用电压、接收距离、注射速率及滚筒转速等)是决定SJCES法能否形成同轴稳定射流的关键因素。滚筒接收速率及内层注射速率是决定复合纤维尺寸和组成分布的主要因素。结构-性能关系研究结果表明：与纯的由SJES得到的PLLA纤维相比,由SJCES得到的壳-芯结构的天然高分子-PLLA复合纤维均具有较好的亲水性；在相同的滚筒转速下,由SJCES得到的壳-芯复合纤维的取向度(包括分子取向和微晶取向)以及机械性能比由鞭动电纺得到的复合纤维的高。为了使所得到的复合纤维进一步应用于组织工程当中,本文对含明胶或透明质酸的复合纤维进行了初步的戊二醛蒸汽交联处理。
【关键词】：静电纺丝 稳定射流 取向纤维 聚乳酸 天然高分子
【学位授予单位】：东华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R318.08
【目录】：

• 摘要5-7
• ABSTRACT7-10
• 第一章 绪论10-24
• 1.1 组织工程学简介10-11
• 1.2 肌腱组织工程11-13
• 1.3 纳米纤维与静电纺丝13-17
• 1.4 稳定射流静电纺丝制备取向性纤维的研究进展17-22
• 1.5 课题的提出、研究内容及主要创新点22-24
• 第二章 壳-芯结构取向性明胶-聚乳酸复合纤维的制备24-49
• 2.1 引言24
• 2.2 实验部分24-30
• 2.3 结果与分析30-47
• 2.4 本章总结47-49
• 第三章 壳-芯结构取向性胶原-聚乳酸复合纤维的制备49-61
• 3.1 引言49
• 3.2 实验部分49-51
• 3.3 结果与分析51-60
• 3.4 本章总结60-61
• 第四章 壳-芯结构取向性透明质酸-聚乳酸复合纤维的制备61-74
• 4.1 引言61
• 4.2 实验部分61-63
• 4.3 结果与分析63-72
• 4.4 本章总结72-74
• 第五章 壳-芯结构取向性壳聚糖-聚乳酸复合纤维的制备74-83
• 5.1 引言74
• 5.2 实验部分74-76
• 5.3 结果与分析76-82
• 5.4 本章总结82-83
• 第六章 含明胶或透明质酸的壳-芯复合纤维的化学交联83-91
• 6.1 引言83-84
• 6.2 实验部分84-86
• 6.3 结果与分析86-90
• 6.4 本章总结90-91
• 第七章 结论与展望91-94
• 7.1 实验结论91-93
• 7.2 后续工作建议93-94
• 参考文献94-101
• 附录 攻读硕士学位期间科研及发表论文情况101-104
• 致谢104

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前5条

1 于学丽,王传栋,李保陆,曹成波;透明质酸的改性及其应用[J];生物医学工程研究;2005年01期

2 胡雯;黄争鸣;陈卢松;;静电纺纳米纤维束的制备与表征[J];塑料;2008年05期

3 王书红;蔡继业;胡怡;;透明质酸/果胶复合物的研究[J];生物医学工程学杂志;2009年03期

4 王培伟;陈宗刚;王红声;何创龙;莫秀梅;;静电纺壳聚糖/胶原蛋白复合纳米纤维的细胞相容性[J];中国组织工程研究与临床康复;2008年01期

5 左璞晶;黄雅钦;张慎;邓旭亮;陈国强;杨小平;;以水为溶剂的电纺丝明胶纤维的制备及性能研究[J];中国生物医学工程学报;2008年02期

中国博士学位论文全文数据库 前1条

1 刘雍;气泡静电纺丝技术及其机理研究[D];东华大学;2008年

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本文编号：253072