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静电纺丝可以制备纳米级的超细纤维,从而模拟细胞外基质的纤维结构,利于细胞生长,但其过小的孔径和致密的纤维结构阻碍了细胞向材料内部的迁移。本文通过调节材料的微观结构和纤维组成来优化材料性质,研究其对于细胞向材料内部迁移的作用。
本文以乙交酯丙交酯共聚物(PLGA)为原料,通过调节静电纺丝的各项参数制备了具有不同纤维直径的电纺材料;然后利用自行研制的共纺纤维膜和共纺纤维管装置分别制备了不同组分比例的PLGA/明胶共纺膜材料和聚己内脂(PCL)/明胶共纺管材料。利用扫描电子显微镜(SEM)和激光共聚焦显微镜对纤维形貌进行了观察,统计了纤维直径并对共纺材料中两种纤维的分布进行了表征;对于不同纤维直径的材料,种植了荧光染色的细胞并静态培养,研究了不同纤维直径材料中细胞的分布;对于共纺膜材料,研究了其表面接触角和材料亲水性,并在其上种植细胞,利用MTT实验验证了共纺材料的毒性,利用激光共聚焦显微镜研究了静态培养7天后细胞在材料内的分布;对于共纺管材料,研究了不同组分比例材料的力学性能,研究了明胶纤维的溶解速度以及溶解时的纤维形貌变化,采用了静态和流动两种细胞培养方法,对细胞在不同材料内部的分布进行表征。结果表明,纤维直径较大的材料虽然仍存在孔径过小的问题,但细胞有一定向内生长的趋势;将明胶引入膜材料后能增加材料整体吸水率,且细胞具有一定向膜材料内部迁移的趋势;共纺管材料的力学性能随明胶纤维含量的增加而降低;明胶纤维的交联时间越长,其溶解时间越长,且其纤维形貌先断裂,后溶解塌陷;流动培养后的细胞数明显多于同一时间点的静态培养细胞数,且明胶含量最多的1:1共纺管材料最利于细胞向材料内部迁移。制备了负载PEI和PEI-PEG两种基因载体的电纺纤维膜材料,研究了DNA在其上的固定和释放规律,对释放的DNA-载体复合物的粒径进行了表征,证明该材料能够有效固定和释放DNA-载体纳米颗粒,可以用于细胞转染。