静电纺SF/PLGA组织工程支架的制备及其生物相容性

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静电纺丝技术能够直接、快速、连续的制备聚合物纳米纤维,已成为目前制备纳米纤维支架的主要方法之一。通过静电纺丝技术制备的组织工程支架具有以下特性:1)模拟原生细胞外基质(ECM)的拓扑结构,使支架具有较高的孔隙率和比表面积,能够支持内皮细胞、平滑肌细胞和纤维原细胞的黏附和分化;2)通过调节纺丝溶液的性质和纺丝过程的工艺参数,可以得到不同形貌和直径的纳米纤维,满足不同组织的要求;3)既可以选择合成材料也可以选择天然材料,或者将两者混合纺丝,得到力学性能和生物性能良好,能够满足不同需求的支架。基于以上独特优势,静电纺丝技术成为制备组织工程支架研究的热点。本文首先通过本体聚合的方法合成了高分子量可降解聚合物(乳酸-羟基乙酸共聚物(PLGA)),然后利用静电纺丝技术制备出丝素蛋白(SF)和PLGA复合纳米纤维支架。研究了纺丝液浓度、纺丝电压、体积流率、接收距离和SF/PLGA质量比对纤维形貌结构的影响;采用乙醇浸泡的方法提高了纤维支架在水中的稳定性;利用扫描电子显微镜(SEM)、傅里叶变换红外光谱(FTIR)研究了乙醇处理前后纤维支架的形貌和二级结构的变化;研究了乙醇处理前后力学性能、水接触角、水溶失率和孔隙率的变化;通过脐静脉内皮细胞(HUVECs)在支架表面的培养研究了生物相容性。实验结果表明在140oC温度下,乙交酯和丙交酯在氮气保护下反应24h可以生成分子量(Mη≈1.4×105)符合静电纺丝要求的PLGA。经过探索得到了SF/PLGA混合纺丝的理想参数:SF/PLGA浓度为10%,纺丝电压为15kV,体积流率为0.3mL/h,接收距离为15cm。乙醇处理后,SF分子由无规卷曲结构转变成β折叠构象,纤维直径增大,支架的孔隙率略有下降,支架在水中的稳定性提高,力学强度增加。SF能有效改善纺丝支架的亲水性和内皮细胞在支架表面的粘附和增殖。因此乙醇处理后的SF/PLGA复合支架具有良好的生物相容性,在组织工程领域具有很好的应用前景。
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