內(nèi)容簡介：
電紡PBC組織工程支架的制備與研究，碩士學(xué)位論文，共61頁。
摘要
組織工程是一門應(yīng)用生命科學(xué)與工程學(xué)的原理與技術(shù),研究、開發(fā)用于修復(fù)、維護、促進人體各種組織器官生物替代物的新興學(xué)科⑴。
生物可降解材料是組織工程的重要研究方向之一[2],本課題主要是以靜電紡工藝研宄一種新型的能用于組織工程支架的可降解生物材料--脂肪族聚碳酸丁二酯(PBC)。
釆用靜電紡技術(shù)制取PBC電紡膜,探索了最佳成形工藝;添加了甲殼素納米晶須以增強膜的力學(xué)性能和熱穩(wěn)定性[3];釆用低溫等離子體處理接枝明膠以提高纖維膜的親水性。通過掃描電鏡(SEM)、傅立葉變換紅外光譜(FTIR)、熱重分析(TG)、差示掃描量熱儀(DSC)、X射線光電子能譜(XPS)、接觸角分析、力學(xué)測試等測試手段對電紡膜的表面形貌、化學(xué)結(jié)構(gòu)變化、熱性能、表面接枝性能、親水性以及力學(xué)性能等進行了表征。測試結(jié)果表明:
(1)在固定電壓為18KV的條件下,PBC進行靜電紡絲的最佳溶劑為甲酸,最佳甲酸濃度為25%,最佳接收距離為20cm,所得的納米纖維呈現(xiàn)致密穩(wěn)定的棒狀結(jié)構(gòu)。一般來講,溶液的濃度與纖維直徑成正相關(guān),與孔隙率成負(fù)相關(guān);用不同PBC濃度的甲酸溶液所制得的薄膜孔隙率變化并不大。PBC具有較好的生物降解性,前期主要是非晶區(qū)部分的降解,降解速度較快;后期主要是晶區(qū)部分的降解,降解速度明顯減緩。
(2)納米晶須可以很好地分散于甲酸。紅外光譜研究表示,納米晶須與PBC是以兩個獨立的相存在,并沒有發(fā)生化學(xué)基團間的反應(yīng)。納米晶須的存在可以提高電紡膜的拉伸強度、彈性模量、起始分解溫度和結(jié)晶度等熱力學(xué)性能。當(dāng)納米晶須:PBC的質(zhì)量比為2.5:100時,相應(yīng)的熱力學(xué)性能最為優(yōu)異。在此比例下,納米晶須的添加有效提高了 PBC的拉伸性能,大分子取向度提高,從而提高了結(jié)晶度以及力學(xué)性能。
(3)對納米晶須/PBC電紡膜進行了等離子體表面改性。相比與氮氣,氦氣的改性效果更為明顯,且在處理功率與時間分別為80W,2min時,材料的親水性處于最佳狀態(tài)。通過接枝明膠可以大大延長表面改性的時效性。FTIR及XPS測試顯示,經(jīng)等離子表面處理后,破壞了部分的C=0或C-H鍵,形成了新的C-N和C-0。用明膠接枝后,引入了大量的親水基團,從而大幅提高了電紡膜的親水性。SEM表面形貌研宄表明,等離子體處理對電紡膜表面有一定的刻蝕作用。但是通過后續(xù)的失重率測試及力學(xué)性能測試,發(fā)現(xiàn)其對纖維膜的宏觀質(zhì)量及力學(xué)性能影響并不明顯。
關(guān)鍵詞:組織工程支架,聚碳酸丁二酯(PBC),靜電紡絲,甲殼素納米晶須,等離子體改性,明膠接枝
第一章緒論
1.1組織工程概述
組織工程學(xué)是近幾十年發(fā)展起來的一門新興學(xué)科,它最早于1987年由美國國家科學(xué)基金委員會正式提出,其定義為⑴:在合理認(rèn)識哺乳動物的病理及正常狀態(tài)的結(jié)構(gòu)和功能的基礎(chǔ)之上,應(yīng)用相關(guān)的生物學(xué)與組織工程學(xué)的原理技術(shù),研究開發(fā)可以用于修復(fù)、支持、促進人體中各種神經(jīng)組織及器官受損傷后生物替代物的一門新興學(xué)科。其主要機理是聯(lián)合使用細(xì)胞、支架材料和生物活性因子以促進組織修復(fù)和再生方面的研宄[4】。
組織工程支架是組織工程的重要組成部分,首先利用具有良好生物相容性、可降解且可以被基體吸收的生物材料制得支架;然后在支架上進行細(xì)胞的體外培養(yǎng),形成細(xì)胞-支架復(fù)合物;最后將這一復(fù)合物植入人體內(nèi)取代病變的組織或者器官。隨著支架的降解和細(xì)胞的不斷增殖分化,逐漸形成形態(tài)、功能與病變部位一致的組織或器官,從而達到修復(fù)和重建受損部位的目的[5]。
20余年來,組織工程的發(fā)展大致經(jīng)歷了 3個階段:(1)組織工程的基本構(gòu)建與應(yīng)用;(2)具有復(fù)雜功能器官的組織工程構(gòu)建與應(yīng)用;(3)組織工程概念融入到再生醫(yī)學(xué)的新概念中[6]。目前已發(fā)展較為成熟,但依然面臨較多挑戰(zhàn)的一門科學(xué)。比如作為植入物的支架材料選擇,需要滿足生物相容、可降解、力學(xué)支撐等多種條件,當(dāng)然面臨挑戰(zhàn)的同時也潛藏著巨大前景。
1.2組織工程支架材料
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