基于静电纺丝技术的组织工程支架制造研究
发布时间：2021-07-30 04:00
组织工程支架是为细胞生长提供所需的三维多孔载体,支架必须具有较好的生物可降解性、生物相容性、机械性能、无毒性等多项性能。就仿生学而言,大部分人体器官和组织的结构与纳米纤维相似,因此纳米纤维可以作为器官和组织修复的支架材料。利用静电纺丝技术能够生产出三维多孔纤维膜,在一定环境下,替换三维组织结构进行复制。这种纤维支架与天然细胞外基质的结构完全相同,比表面积、孔隙率都比较高,有利于细胞进行迁移、黏附和增殖,使细胞沿不同方向进行分化生长。壳聚糖具有很好的生物相容性,无毒且具有生物可降解性,被广泛应用于组织工程材料当中,但是目前的研究中关于改变材料配比和静电纺丝工艺对壳聚糖纳米纤维的机械性能研究较少,所以通过改变工艺参数来提高材料本身的机械性能有一定应用参考价值。氧化石墨烯表面丰富的官能团可以与壳聚糖通过化学键相互作用,可以提高支架的结构稳定性和界面强度,目前对壳聚糖和氧化石墨烯组合的材料体系研究还相对较少,所以充分发挥壳聚糖氧化石墨烯复合体系的综合性能对静电纺丝技术在组织工程支架中的研究和应用有着重大的意义。本课题基于静电纺丝方法,以壳聚糖为基材,添加PEO、PVA、GO等组分,从优化材料体...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电纺丝装置示意图
下面我们分开来探讨这些参数对纤维的具体影响。 1）电压。对比传统的制造工艺而言，静电纺丝制造纳米纤维的工艺的最大特点就是它的动力来源是通过高压电源。通过高压电源产生的强大电场，在聚合物溶液中充斥强大的静电力，用来突破表面张力形成射流，经过挥发沉积在接受装置上形成纤维。所以高压电源必须大于一定的临界值，才能形成射流，而当增大电压时，其在泰勒锥上施加的静电力增大，使得射流速度加快，纤维直径变小。当电压处于临界值后，电压增加，会有聚合物溶液从泰勒锥中喷射，随意当电压越大，泰勒锥形状越小，如图 2-2 所示[64]。所以通过调整电压的大小，可以直接调整纤维的直径。
中北大学学位论文19图2-5纤维接收装置Fig.2-5Fiberreceivingdevice2.2.3环境参数1）环境温度。环境温度在一定情况在对纤维的成型有巨大的影响，一般的静电纺丝溶液在室温下进行，但是有些材料对环境温度要求很高。当室温升高时，会加快分子的流动，溶液的黏度和表面张力降低，导电性增强，大大提高电纺的可行性。增高温度，可以使一些在室温下不具备电纺能力的聚合物溶液可以进行电纺。在室温条件下，因为蛋白质、多糖、凝胶等电解质特性，其在水溶液黏度较大，很难进行静电纺丝，利用调控环境温度能有效降低黏度，使纺丝过程顺利进行。除此之外，静电纺丝的环境温度升高，使溶剂挥发加快，加速其固化的同时减小电场力对其产生的拉伸作用，进而使得纤维直径有所增大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的静电纺丝制备壳聚糖/聚氧化乙烯的工艺参数优化[J]. 赵鹏程,王俊元,梅林玉,曹一明. 丝绸. 2020(02)
[2]聚乙烯醇/普鲁兰多糖纳米纤维膜的制备及表征[J]. 王司雯,李秋莹,张东栋,孙彤,钟克利,励建荣. 包装与食品机械. 2019(06)
[3]静电纺丝法制备壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维及其电化学性能[J]. 张涛,孙友谊,刘亚青. 材料导报. 2019(S2)
[4]静电纺丝制备纳米纤维束及其应用[J]. 唐寅,顾雪萍,冯连芳,张才亮. 高校化学工程学报. 2019(04)
[5]静电纺丝制备纳米纤维材料及应用研究进展[J]. 焦体峰,黄欣欣,展方可. 燕山大学学报. 2018(04)
[6]磁场对电纺聚丙烯腈纤维聚集态结构和性能的影响[J]. 梅林玉,成博,刘峰,王俊元. 化工新型材料. 2018(05)
[7]静电纺丝法制备聚乙烯醇/壳聚糖/明胶新型组织工程支架用于鼻腔修复的基础研究[J]. 周苏波,范洁,宋鑫磊,黄洁,徐宏宇. 现代实用医学. 2017(07)
[8]空气过滤用聚丙烯腈静电纺纤维膜的制备及其性能[J]. 冯雪,汪滨,王娇娜,李从举. 纺织学报. 2017(04)
[9]静电纺羧甲基壳聚糖纳米纤维直径的预测模型[J]. 魏娜,孙诚,王丽超,黄利强. 包装工程. 2016(13)
[10]氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层的机械性能与防腐性研究[J]. 韩笑,董玉华,周琼. 涂料工业. 2016(05)
博士论文
[1]静电纺丝聚己内酯三维复合纳米纤维及其细胞生物学性能研究[D]. 宋菊青.华南理工大学 2016
[2]静电纺丝法制备复合引导组织/骨再生材料[D]. 张慎.北京化工大学 2009
硕士论文
[1]氧化石墨烯复合材料骨组织工程支架制备及性能研究[D]. 张钟毓.新疆大学 2019
[2]壳聚糖多元复合骨修复材料的制备及其性能研究[D]. 刘乐云.浙江理工大学 2019
[3]基于溶液性质交互作用下静电纺纤维形态的研究[D]. 左晓飞.东华大学 2017
[4]胶原蛋白/氧化石墨烯复合支架材料的制备及其表征[D]. 王敏.武汉理工大学 2015
[5]用于组织支架的静电纺丝纤维的制备及其应用[D]. 赵晓梅.上海师范大学 2015
[6]组织工程用大孔径丝素基超细复合纤维膜的制备及性能研究[D]. 张洁.浙江理工大学 2015
[7]静电纺间位芳纶纳米纤维的结构调控及其性能研究[D]. 王晓茹.东华大学 2013
[8]丝素蛋白/聚乳酸复合组织工程纤维支架制备及性能研究[D]. 张丽斯.吉林大学 2012
[9]静电纺丝工艺与方法的研究[D]. 李志民.东华大学 2008
本文编号：3310647
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：85 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电纺丝装置示意图
下面我们分开来探讨这些参数对纤维的具体影响。 1）电压。对比传统的制造工艺而言，静电纺丝制造纳米纤维的工艺的最大特点就是它的动力来源是通过高压电源。通过高压电源产生的强大电场，在聚合物溶液中充斥强大的静电力，用来突破表面张力形成射流，经过挥发沉积在接受装置上形成纤维。所以高压电源必须大于一定的临界值，才能形成射流，而当增大电压时，其在泰勒锥上施加的静电力增大，使得射流速度加快，纤维直径变小。当电压处于临界值后，电压增加，会有聚合物溶液从泰勒锥中喷射，随意当电压越大，泰勒锥形状越小，如图 2-2 所示[64]。所以通过调整电压的大小，可以直接调整纤维的直径。
中北大学学位论文19图2-5纤维接收装置Fig.2-5Fiberreceivingdevice2.2.3环境参数1）环境温度。环境温度在一定情况在对纤维的成型有巨大的影响，一般的静电纺丝溶液在室温下进行，但是有些材料对环境温度要求很高。当室温升高时，会加快分子的流动，溶液的黏度和表面张力降低，导电性增强，大大提高电纺的可行性。增高温度，可以使一些在室温下不具备电纺能力的聚合物溶液可以进行电纺。在室温条件下，因为蛋白质、多糖、凝胶等电解质特性，其在水溶液黏度较大，很难进行静电纺丝，利用调控环境温度能有效降低黏度，使纺丝过程顺利进行。除此之外，静电纺丝的环境温度升高，使溶剂挥发加快，加速其固化的同时减小电场力对其产生的拉伸作用，进而使得纤维直径有所增大。
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于响应面法的静电纺丝制备壳聚糖/聚氧化乙烯的工艺参数优化[J]. 赵鹏程,王俊元,梅林玉,曹一明. 丝绸. 2020(02)
[2]聚乙烯醇/普鲁兰多糖纳米纤维膜的制备及表征[J]. 王司雯,李秋莹,张东栋,孙彤,钟克利,励建荣. 包装与食品机械. 2019(06)
[3]静电纺丝法制备壳聚糖/聚乙烯醇基复合碳纳米纤维及其电化学性能[J]. 张涛,孙友谊,刘亚青. 材料导报. 2019(S2)
[4]静电纺丝制备纳米纤维束及其应用[J]. 唐寅,顾雪萍,冯连芳,张才亮. 高校化学工程学报. 2019(04)
[5]静电纺丝制备纳米纤维材料及应用研究进展[J]. 焦体峰,黄欣欣,展方可. 燕山大学学报. 2018(04)
[6]磁场对电纺聚丙烯腈纤维聚集态结构和性能的影响[J]. 梅林玉,成博,刘峰,王俊元. 化工新型材料. 2018(05)
[7]静电纺丝法制备聚乙烯醇/壳聚糖/明胶新型组织工程支架用于鼻腔修复的基础研究[J]. 周苏波,范洁,宋鑫磊,黄洁,徐宏宇. 现代实用医学. 2017(07)
[8]空气过滤用聚丙烯腈静电纺纤维膜的制备及其性能[J]. 冯雪,汪滨,王娇娜,李从举. 纺织学报. 2017(04)
[9]静电纺羧甲基壳聚糖纳米纤维直径的预测模型[J]. 魏娜,孙诚,王丽超,黄利强. 包装工程. 2016(13)
[10]氧化石墨烯/聚偏氟乙烯复合涂层的机械性能与防腐性研究[J]. 韩笑,董玉华,周琼. 涂料工业. 2016(05)
博士论文
[1]静电纺丝聚己内酯三维复合纳米纤维及其细胞生物学性能研究[D]. 宋菊青.华南理工大学 2016
[2]静电纺丝法制备复合引导组织/骨再生材料[D]. 张慎.北京化工大学 2009
硕士论文
[1]氧化石墨烯复合材料骨组织工程支架制备及性能研究[D]. 张钟毓.新疆大学 2019
[2]壳聚糖多元复合骨修复材料的制备及其性能研究[D]. 刘乐云.浙江理工大学 2019
[3]基于溶液性质交互作用下静电纺纤维形态的研究[D]. 左晓飞.东华大学 2017
[4]胶原蛋白/氧化石墨烯复合支架材料的制备及其表征[D]. 王敏.武汉理工大学 2015
[5]用于组织支架的静电纺丝纤维的制备及其应用[D]. 赵晓梅.上海师范大学 2015
[6]组织工程用大孔径丝素基超细复合纤维膜的制备及性能研究[D]. 张洁.浙江理工大学 2015
[7]静电纺间位芳纶纳米纤维的结构调控及其性能研究[D]. 王晓茹.东华大学 2013
[8]丝素蛋白/聚乳酸复合组织工程纤维支架制备及性能研究[D]. 张丽斯.吉林大学 2012
[9]静电纺丝工艺与方法的研究[D]. 李志民.东华大学 2008
本文编号：3310647
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