基于聚乳酸沟槽纤维构建三维非织造组织工程支架
发布时间：2021-12-09 07:18
天然的细胞外基质（ECM）是由纳米级别的胶原蛋白纤维交织后形成内部孔隙高度连通的复杂网络结构。通过静电纺丝制备的纳米纤维非织造膜由于其与天然细胞外基质的结构相似性而被广泛用作组织工程支架。然而,传统静电纺支架呈现致密堆叠的结构,其孔径过小,严重阻碍了细胞渗透生长,扩大支架内部孔径成为解决此类问题的主要方法。尽管扩大静电纺支架内部孔径的方法众多,但都存在多内部大孔结构不稳定、在长期反复受压情况下易垮塌等问题。扩大非织造材料内部孔径最直接的方法在于增加纤维的直径,然而纤维直径的增加会导致其无法仿生天然细胞外基质。针对该问题,本论文使用静电纺丝一步制备了表面带有纳米沟槽结构的微米级聚左旋乳酸（PLLA）非织造支架,该支架兼具纳米和微米结构,为细胞渗透生长营造了良好环境。本课题首先使用控制变量法、正交实验直观分析法优化了制备表面带有纳米沟槽结构的微米级PLLA支架的纺丝参数,然后对三维纳米沟槽支架以及传统静电纺支架的形态、物理机械性能、生物相容性以及细胞渗透情况进行表征比较,得出直径和沟槽对支架各项性能的影响。为了检验支架在组织工程方面的应用潜力,进一步将其植入大鼠体内进行创面修复。论文取得主...
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电纺装置图
敉??唤隽榛钚愿摺⒊杀镜停??彝ü??节膜的表面能以及粗糙度就可以有效提高油水分离的效果。Liu等[14]在配制聚偏氟乙烯（PVDF）纺丝液时，往里加入了氧化锌、氨水以及1H,１H,２H,２H-全氟癸基三乙氧基硅烷（POTS）,通过调节氨水和POTS的剂量实现从疏水性到超疏水性或从超级亲水性到超疏水性的可调润湿性，并且这种膜的寿命较长，可以在后续使用过程中重复利用，拥有比较优异的油水分离效果。Zhou等[15]同样使用PVDF溶液进行纺丝，制备了不同表面粗糙度的纤维膜，这种膜的油水分离效果可以达到99.96%甚至更高，效果如图1-2所示，即使用PVDF膜进行油水分离的效果。图1-2油水分离效果图1.1.4.4其他静电纺丝技术所制备的纤维膜不仅应用于上述方面，在其他种种领域都有所建树。Aliabadi等[16]制备了PEO/CS复合纳米纤维膜，能够很好地吸附工业废水中的Ni2+、Cu2+等金属离子，对处理工业废水提供了宝贵的建议。Zou等[17]通过静电纺丝技术制备出多孔C-Sn/SnOx纳米纤维复合电极材料，通过实验证明这种复合材料拥有良好的比表面积以及电容量，极大提升了电极寿命。1.1.5静电纺丝纤维的形态随着静电纺技术的深入研究，越来越多的人开始从纤维自身形态探究新的发现和应用。许多人开始对纤维的表面和截面形态和特性做文章。1.1.5.1截面形态相比于对静电纺纤维的表面处理，许多人更热衷于对其截面形态的处理。（1）中空管道纤维（如图1-3（A）所示）：这类纤维和制备皮芯结构的纤维的方法类似，纺出纤维后，需要进一步使用特定的试剂对除去芯层的物质。DanLi等[18]利用同轴静电纺丝技术，使用重矿物油作为内层，使用聚乙烯吡咯烷酮和Ti(OiPr)4组成的双层纤维作为外层，然后利用辛烷除去内层的油相，就得到了
东华大学硕士学位论文第一章绪论6图1-3具有不同形态的静电纺纳米纤维（A）中空结构（B）扁平带状（C）核-壳结构（D）多孔结构（E）蜘蛛网结构（F）串珠结构1.2纤维的表面沟槽结构带有沟槽的纤维是指表面具有微纳米尺度沟槽的微/纳米纤维。在以往的研究中，制备沟槽表面的纤维的方法有很多。例如转写、光印法、压印法、模板法、臭氧处理法以及静电纺丝法。1.2.1目前研究进展静电纺技术作为最简便的方法，并且静电纺丝制备出的纤维结构更加稳定，所以常被用于生产沟槽纤维。Huang等[24]利用静电纺技术，使用醋酸丁酸纤维素（CAB）在没有后处理的情况下成功制备出了表面带有平行沟槽的纤维。并且在后续的实验中，验证了纳米级别的轴向沟槽对生物细胞的依附和增值有促进作用。Liu等[25]将聚苯乙烯（PS）溶于不同的双组分溶剂体系，也成功研制出沟槽纤维，进一步证实了不同溶剂的蒸发速率差异以及环境中的相对湿度对于纤维次级结构有较大的影响。Zaarour等[26]则使用聚偏氟乙烯（PVDF）制备了带有沟槽结构的纤维，得出了高湿度情况下有利于PVDF纤维的表面形成轴向沟槽，同时较大的湿度也使得纤维内部的孔洞增多，达到更好的吸油作用。Liang等[27]使用聚乳酸（PLA）制备了带有轴向沟槽的纤维，并指出了其优良的疏水性能。可见，静电纺丝技术可使用的原料范围较广，是制备沟槽纤维的合理方法。1.2.2静电纺丝制备沟槽纤维的原理对于纤维表面轴向沟槽形成的机理，刘万军[28]在研究中指出，静电纺丝的初始阶段，挥发速度较快的溶剂在纺丝过程中快速挥发，在初始射流表面形成孔洞或褶皱，挥发过程吸热，使得纤维与环境界面之间的水蒸气凝结在纤维表面，同时，纺丝液中所携带的正电荷也会吸引空气中的小水滴，两者共同作用促使纤维
本文编号：3530191
【文章来源】：东华大学上海市 211工程院校 教育部直属院校
【文章页数】：73 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
静电纺装置图
敉??唤隽榛钚愿摺⒊杀镜停??彝ü??节膜的表面能以及粗糙度就可以有效提高油水分离的效果。Liu等[14]在配制聚偏氟乙烯（PVDF）纺丝液时，往里加入了氧化锌、氨水以及1H,１H,２H,２H-全氟癸基三乙氧基硅烷（POTS）,通过调节氨水和POTS的剂量实现从疏水性到超疏水性或从超级亲水性到超疏水性的可调润湿性，并且这种膜的寿命较长，可以在后续使用过程中重复利用，拥有比较优异的油水分离效果。Zhou等[15]同样使用PVDF溶液进行纺丝，制备了不同表面粗糙度的纤维膜，这种膜的油水分离效果可以达到99.96%甚至更高，效果如图1-2所示，即使用PVDF膜进行油水分离的效果。图1-2油水分离效果图1.1.4.4其他静电纺丝技术所制备的纤维膜不仅应用于上述方面，在其他种种领域都有所建树。Aliabadi等[16]制备了PEO/CS复合纳米纤维膜，能够很好地吸附工业废水中的Ni2+、Cu2+等金属离子，对处理工业废水提供了宝贵的建议。Zou等[17]通过静电纺丝技术制备出多孔C-Sn/SnOx纳米纤维复合电极材料，通过实验证明这种复合材料拥有良好的比表面积以及电容量，极大提升了电极寿命。1.1.5静电纺丝纤维的形态随着静电纺技术的深入研究，越来越多的人开始从纤维自身形态探究新的发现和应用。许多人开始对纤维的表面和截面形态和特性做文章。1.1.5.1截面形态相比于对静电纺纤维的表面处理，许多人更热衷于对其截面形态的处理。（1）中空管道纤维（如图1-3（A）所示）：这类纤维和制备皮芯结构的纤维的方法类似，纺出纤维后，需要进一步使用特定的试剂对除去芯层的物质。DanLi等[18]利用同轴静电纺丝技术，使用重矿物油作为内层，使用聚乙烯吡咯烷酮和Ti(OiPr)4组成的双层纤维作为外层，然后利用辛烷除去内层的油相，就得到了
东华大学硕士学位论文第一章绪论6图1-3具有不同形态的静电纺纳米纤维（A）中空结构（B）扁平带状（C）核-壳结构（D）多孔结构（E）蜘蛛网结构（F）串珠结构1.2纤维的表面沟槽结构带有沟槽的纤维是指表面具有微纳米尺度沟槽的微/纳米纤维。在以往的研究中，制备沟槽表面的纤维的方法有很多。例如转写、光印法、压印法、模板法、臭氧处理法以及静电纺丝法。1.2.1目前研究进展静电纺技术作为最简便的方法，并且静电纺丝制备出的纤维结构更加稳定，所以常被用于生产沟槽纤维。Huang等[24]利用静电纺技术，使用醋酸丁酸纤维素（CAB）在没有后处理的情况下成功制备出了表面带有平行沟槽的纤维。并且在后续的实验中，验证了纳米级别的轴向沟槽对生物细胞的依附和增值有促进作用。Liu等[25]将聚苯乙烯（PS）溶于不同的双组分溶剂体系，也成功研制出沟槽纤维，进一步证实了不同溶剂的蒸发速率差异以及环境中的相对湿度对于纤维次级结构有较大的影响。Zaarour等[26]则使用聚偏氟乙烯（PVDF）制备了带有沟槽结构的纤维，得出了高湿度情况下有利于PVDF纤维的表面形成轴向沟槽，同时较大的湿度也使得纤维内部的孔洞增多，达到更好的吸油作用。Liang等[27]使用聚乳酸（PLA）制备了带有轴向沟槽的纤维，并指出了其优良的疏水性能。可见，静电纺丝技术可使用的原料范围较广，是制备沟槽纤维的合理方法。1.2.2静电纺丝制备沟槽纤维的原理对于纤维表面轴向沟槽形成的机理，刘万军[28]在研究中指出，静电纺丝的初始阶段，挥发速度较快的溶剂在纺丝过程中快速挥发，在初始射流表面形成孔洞或褶皱，挥发过程吸热，使得纤维与环境界面之间的水蒸气凝结在纤维表面，同时，纺丝液中所携带的正电荷也会吸引空气中的小水滴，两者共同作用促使纤维
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