【摘 要】
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目前骨组织工程仍然是治疗骨损伤的理想途径,而骨组织支架的搭建则是其中的核心,受到了广泛的研究。但是单一的骨组织支架材料很难同时满足其作为植入物的复杂需求。聚己内酯(PCL)因生物相容性好和体内可降解等优点,成为广泛使用的组织工程支架材料,其由静电纺丝技术制备的PCL纳米纤维支架也备受瞩目,但其也存在一些缺点,如力学性能不足,生物功能性不足等。作为骨组织植入物材料还应具备一定的成骨诱导功能和抗炎症感
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目前骨组织工程仍然是治疗骨损伤的理想途径,而骨组织支架的搭建则是其中的核心,受到了广泛的研究。但是单一的骨组织支架材料很难同时满足其作为植入物的复杂需求。聚己内酯(PCL)因生物相容性好和体内可降解等优点,成为广泛使用的组织工程支架材料,其由静电纺丝技术制备的PCL纳米纤维支架也备受瞩目,但其也存在一些缺点,如力学性能不足,生物功能性不足等。作为骨组织植入物材料还应具备一定的成骨诱导功能和抗炎症感染的抗菌性和抗氧化应激能力。为了解决以上问题,本文通过静电纺丝技术,以聚己内酯为基底材料,对其进行表面掺杂和改性,制备出基于聚己内酯的复合纳米纤维支架,对其进行结构表征和生物学性能研究,探究其作为骨支架材料的可能性。主要研究内容如下:(1)将木质素(LIG)共混掺杂到聚己内酯(PCL)中,通过静电纺丝技术制备PCL/LIG复合纤维支架材料,后通过表面改性使ZIF-8金属有机框架附着在纤维支架材料上形成涂层,制备出PCL/LIG/ZIF-8复合纤维支架。对其进行表征得出木质素和ZIF-8涂层的成功掺杂改性,改性后的复合纤维的亲水性和力学性能都有很大提升。其中PCL/LIG/ZIF-8复合纤维的接触角为24.2°,拉伸强度达到了3.37MPa,都显示出了更好的性能。又因木质素对纤维的掺杂,使得复合纤维支架表现出了很好的抗氧化性和降解速率。通过ZIF-8金属有机框架涂层,赋予了复合纤维支架抗菌性,其抗菌率接近100%。在成骨活性实验中,PCL/LIG/ZIF-8复合纤维支架表现出了最好的成骨分化诱导性能,能看出明显的矿化情况且相关成骨基因也得到了表达。以上结果表明了PCL/LIG/ZIF-8复合纤维支架的成功制备,是一种具有好的表面性能和生物多功能性的复合支架材料。(2)利用多巴胺改性技术在聚己内酯电纺纤维上负载一层聚多巴胺(PDA)作为中间层,将不同浓度的铜离子(0.02、0.1、0.5 mol/L)修饰到聚己内酯/多巴胺的表面,形成PCL-PDA-Cu复合纤维支架。通过表征可以看出PDA和Cu2+的成功负载,通过水接触角和力学性能测试,发现PDA涂层加入会显著提高纤维支架的亲水性,其中PCL-PDA纤维的亲水性最好,其接触角为24.5°,随着铜离子的加入会使纤维支架亲水性有所下降,PCL-PDA-Cu 0.5复合纤维表现出了最好的力学性能。通过抗菌性能的研究表明,随着Cu2+离子浓度的增加,纤维抗菌性逐渐增强,其中PCL-PDA-Cu 0.5复合纤维的对俩种细菌的抗菌率都在95%以上。使用r BMSCs细胞来评估复合纤维支架的生物相容性,相较于纯PCL纤维,其他的纤维支架表现出了更好的细胞增殖能力,细胞形态也是正常的多边拉伸状生长。与PCL-PDA复合纤维支架相比,鳌合了不同浓度铜离子的PCL-PDA-Cu复合纤维支架并未表现出有较大差异的细胞增殖能力,但都表现出很好的生物相容性。
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